基于STEAM 素养的小学科学教学实践探索——以自制家用“玩具版”绞肉机为例

福建省福鼎市实验小学 卓丹丹

基于STEAM 素养的培养，笔者利用“自制家用‘玩具版’绞肉机”这一课题，开展了系列校本社团活动。学生在学习、合作、交流过程中碰撞新的想法，进行系统学习。本文以本次活动的四节课为例，谈谈在科学课教学中的一些探索与思考。

一、在发问中学习，不断思考

“自制家用‘玩具版’绞肉机”这一社团活动，大致可以分为4 个主题进行授课。第一节：认识“绞肉机”（认识乐高器材，成员间相互认识、交流），第二节：设计绞肉机模型（设计绘图），第三节：制作本组特色绞肉机模型，第四节：展示交流本组绞肉机（交流反馈，小组间点评）。设计4 个主题后，同组老师之间进行交流讨论：认为学生来自不同的班级，相互不熟悉，基础也参差不齐，不便于教学。一些基础较好的学生有可能一节课就能设计出绞肉机的模型，接下来的课程该如何开展？其实就跟科学课一样，许多科学原理、现象学生都知道，并且在生活中也司空见惯，但是他们的知识体系不全面。所以，才需要开展小学科学的学习，以帮助学生学会思考问题，发现问题，不断去探索发现新事物。

通过社团第一节课的教学，笔者发现了许多问题，比如安排同学们认识乐高零件。其间，男生的兴趣明显高于女生，且男生更喜欢动手去拼装，女生则按部就班听从老师的指令去认识和观察零件。加上学生都来自不同的班级，为此，笔者就要求学生自由组合，8 人为一组，男女搭配。合理的分组有利于对接后续的实践操作，每个同学擅长的角度不同，汇集在一起就成了一个新的团队。社团活动第一节课的教学让我越来越清晰地感受到形成团队的重要性。当提出为什么要设计绞肉机这个主题时，同学们都清楚地认识到，用人力来切大量的肉需要很长的时间，而机械就能很好地攻克这一难题。同学们有了这个想法后就产生了很多的设想，如怎样利用材料自制简易的绞肉机，能不能废物利用，能不能设计出符合每个家庭需求的绞肉机等。

通过适当的引导，我给同学们20分钟的时间进行小组思考与讨论。该如何分工进行研究，利用哪些时间进行研究，小组8名成员能否全部到位？组长该如何带领大家一起思考解决遇到的问题？遇到问题后可以请哪些专业人士帮忙协助解答？能利用身边的资源进行回收利用吗？家里的绞肉机，工作原理图、设计方案该从哪些地方收集？……这一系列问题，并不是短短一节社团课的时间就能解决的。那么，小组成员之间能否快速分析、整理出一套属于本小组的思维导图呢？我请同学们带着这些问题利用课余的时间进行思考，尽可能在最短的时间内收集整理小组内的问题，并进行交流整理。

二、在假设中学习，不断实验

在社团活动的开展中，我充分利用小组合作学习，要求这8 名小组成员进行合理的分工，让学生先相互认识，进行简单的自我介绍。虽然大部分成员来自同一个班级，但仍有部分成员来自其他班级，这就意味着这些来自其他班级的少数成员不能很好地融入这个重新组合的小组，通过简单的互动，成员之间的相处更加紧密了。通过第一节课学习乐高零件，小组成员中已经有了一些互动，并自主商定8 名成员接下来的分工和任务。例如，小组成员协商推选出一位能够合理统筹的组长，推选出两位具有美术基本功的成员担任绘图师，推选出3 位动手较快的成员进行零件的收集与组装，最后推选出两位善于记录又会拍摄的小组成员担任完成任务过程的摄影师。通过这些简单的角色分工，在第一节下课后，我要求学生带着问题去思考。

通过第一节课的学习，大部分学生都知道了乐高拼装的基础原理，也进行了乐高主机与简单电机的相互拼接，再通过电机带动模型运转。那么，适合自己家里使用的绞肉机到底应该是什么样子？这时，我便给学生发了一张信息收集表，让他们针对家庭成员进行问卷。经过问卷得到一些基本信息后，同学们将各自的功能假设进行合理想象。例如，“玩具版”的绞肉机是不是有运行时间长短的限制？是一通电就进行工作，还是通过开关来控制机器的工作？如果在小家庭中使用，是否也需要使用到大功率的绞肉机呢？如果基本符合自己家庭的需求，那么，小组其他成员的家庭需求能否得到满足呢？还有使用的零件、造价成本如何等一系列问题，都需要小组成员利用课后的时间进行讨论分析。这就意味着小组成员需要在其他时间段集合，收集其他组员的想法，交流自己的想法。正是因为有了校本社团的成立，学生之间才会因为一个共同的研究问题产生凝聚力。课后学生们常常与我一同讨论他们的想法。作为指导教师，我不断引导学生深入思考：看似简单的玩具，如何凸显它的价值？这才是我为什么提出制作家用“玩具版”绞肉机的意义所在。

依据各个组员收集到的家庭需求统计表，结合每个组员的家庭实际需求，课后大家又提出许多大胆的假设，不断修改绞肉机的功能，不断更新绞肉机的设计。大家都在尝试如何通过一系列的思维导图去增加绞肉机的基础功能。有的小组通过简化外观来节约成本，有的小组则通过简化功能来实现绞肉力度最大化。虽然是简单的绞肉玩具，但是安全性能必不可少。为保证家庭成员在安全的情况下使用绞肉机，同学们也做了许多的基础性测试。大家都想通过一些简单的测试来验证自己的想法，有的组测试小型刀片的力度，有的组测试乐高齿轮快速旋转时的力度等，都能通过一些简单的测试来进行验证。短短的课堂40分钟，只能撒下探究的种子，课后的不断实践才是验证的最好方式。

三、在合作中学习，不断互补

通过第一节课的学习，孩子们认识了许多零件，也知道零件与零件之间该如何衔接、组装在一起。社团课的第二节需要孩子们对绞肉机的模型进行设计，即绘图。我聘请美术组的老师就零件、结构图对孩子们进行专业的指导与纠正，术业有专攻，只有专业才能专注。就像上科学课一样，许多的科学概念并不容易被学生理解，该怎样用形象生动的语言或者生活中的常见现象去描述？例如在《宇宙》这个单元，对未知的领域，存在许多未知的难题，我作为授课教师应该如何去描述？利用图片、视频等资源真的能够让学生充分的理解吗？我想这些都是要大打折扣的。科学课程包罗万象，天文、地理、物理、化学等等，它是一个复杂的集合体，并不能单独进行拆分，我想这也是困扰所有科学老师的难题吧！尽管自身知识水平受到局限，但这并不影响我们继续学习。所以，教师这个群体非常需要不断地去学习、去进修、去研讨、去实践，从而让我们有能力去帮助学生建立完整的知识体系，而不只是纸上谈兵。

值得反思的是，我作为主要授课教师，却并没有认真去学习绘制绞肉机的图纸。我想我更应该请专业的美术老师先教我学会如何绘图，在此基础上，我才有对学生提出指导意见的话语权，从而帮助他们改进绘图，也才能在接下来的教学中尽最大的努力避开一些不必要的误区。通过两节课的学习，同学们最明显的变化就是团队的合作能力明显加强。只要遇到问题，大家就会停下手中的事情，先与本组的同伴进行交流讨论。而且，孩子们不再是单独的个体，而是通过合作变成了一个整体，对团队的依赖感增强。看着孩子们的变化，我想最终的成品不论如何，至少他们在这次社团的学习过程中也收获了友谊。

四、在实践中学习，不断改进

社团活动的第三节是利用乐高零件制作具有本组特色的绞肉机模型。我让材料员根据本组的设计图和所需要的材料清单领取乐高零件。让孩子们思考在制作的过程中哪些部位可以简化或者设计得更牢固。一个多小时的活动时间内，孩子们需要测试自制绞肉机的性能，需要填写教师制定的实践记录表。按照记录表反复测试自己的绞肉机，各自以同样大小的3 块肉为基础，在3 分钟内，看看效果如何，有没有加速的过程，有没有卡顿的问题，这些情况都在记录单上如实填写。我让孩子们通过30 分钟的测试，尽力自主解决问题，尽量做到不提问，除了专业性的技术难题以外，其他问题均先在小组内自行解决，由记录员记录解决问题的过程，简单描述解决方法。有的老师认为记录问题解决过程是在浪费时间，我倒认为简单的记录和反馈，都是为了让其他组的同学从中受到启示，使他们今后遇到相同的问题时能有合理的解决方法。一次记录便是一次实践的反馈，收集这些反馈的信息，我们才能对问题进行分类、整合。就像科学课那样，我们在实验的过程中反复强调让学生去观察，去记录。

然而，在具体实施操作中，还是有学生因为不理解实验步骤从而导致实验失败，或因人为操作不当而导致实验失败。作为科学老师的我常常会懊恼：为什么总有学生实验出现失误？是我在授课的过程中没有交代清楚，还是实验操作说明不到位？我想我应该摆正心态，正视问题，在每节课上狠下功夫，去记录学生的失败点，去了解、分析失败的原因；去整理、收集每个班遇到的问题，每个班级的情况不一样，许多问题不能一概而论。只有认真地去分析、用心记录、整合常见的错误，才能不断改进，使实验更好地进行。在教学过程中我也常常遇到很多困惑：教具如何更好地使用，教具能否更好的为科学实验服务？实验中得到的数据与结论密不可分，学生通过实验中产生的一些现象能更好地理解实验意图。在教学中需要反复验证一个简单的结论。课堂上如何更好地利用教具，也需要我不断深入研究。

五、在反馈中学习，不断完善

经过孩子们的制作，每个小组都制作出了一台具有本组特色的绞肉机。我顺势安排了一个绞肉机大比拼环节，让6 个小组分别在3 分钟的时间里展示本小组绞肉机绞肉的程度，进行冠亚季军的角逐。孩子们依次上台展示绞肉机的性能，阐述制作过程，说出遇到的问题及解决方法。其他小组依次对作品进行评价、建议。我用手机记录孩子们交流的全过程，看着他们从简单的提问到专业的回答，我想这就是我们常说的STEAM，让孩子们会思考、爱合作、敢实践、勤反思吧！短短一个月，大家从陌生到熟悉，从入门到小有成就。小组成员之间密切配合，他们不仅收获了知识，还收获了友谊。我喜欢这种教学模式，新的组合碰撞出不一样的精彩。每个小组不仅要阐述自己的作品，还要对自己的小组进行评价。下课不意味着课的结束。在合作的过程中是否有摩擦、有意见，最后一节课你对自己的小组提出什么样的建议，大家都还在思考。课后，孩子们还会自由组合，形成新的团队，想通过废物利用的办法去设计“家用版”绞肉机。带着浓浓期待的孩子们结束了为期一个月的社团活动，而种在他们心里的科学实践的种子却正在生根发芽。他们的每场辩论就像一场博弈。他们之间的辩论没有输赢，只有双赢，因为收获了更多！经过时间的推移，越来越多的人感受到科学课的重要性，感受到科学的严谨性，更难能可贵的是它能让学生实事求是的去学习、去探索、去进步。它让具有强烈好奇心的人通过具体的方法和技能，尝试用已有的方法和知识去解决问题，并在过程中加强与同伴沟通交流。通过社团实践活动，我对“专业”这两个字有了更深的体会。看着孩子们渴望的眼神，看着他们的求知欲，看着他们因为解决问题而产生的喜悦，看着他们认真制作的神情，我感受到作为教师的幸福感，我知道只有教师自身具有更专业和更深厚的知识沉淀，才能引领同学们越走越远。

六、在改进中学习，不断升华

通过本次社团活动，我越来越感受到工程学习的魅力。技术与工程的学习能够更好地帮助学生锻炼自身的思维能力，通过一系列系统的学习，能对科学课的学习提供更大的帮助。社团开展的系列学习活动，让学生越来越感受到科技的魅力。通过与学生交谈，我明显感受到学生经过STEAM 课程的学习，其思维有了突出的转变。他们不仅在思考问题时有计划有目的地做好准备，而且能够提出自己的想法，做出一系列合理的假设。又根据假设制订相应计划，根据制订的计划再去收集证据，证明自己的假设是否合理。通过搜集的数据进行归类整理，得出自己的结论。他们在与同学的相互探讨中得到表达交流的机会，不断通过反思进行合理的评价。科学课程是一门活动性和实践性极强的课程，就是因为它魅力独特，科学学科才越来越受到关注和重视。学生在科学课上学到知识的同时，还能更好地得到动手实践的机会，而且参与度高，学生之间的配合也十分默契。配合从何而来，就是从一次又一次的合作、失败及成功中总结而来的。我相信，认真学习科学课的孩子一定具有良好的思维能力，能充分合理地通过科学知识解决问题。即使遇到较难的问题也能通过自己的思考去大胆地尝试解决。我想这就是科学课的出发点，也就是让学生具备认识科学的本领，并运用它去解决实际问题。

授人以鱼不如授人以渔。教会学生正确思考，让他学以致用，这才是教学的本质。科学课只有更好地服务于实际生活，提升学生的科学素养，才是我们一步一步追求的目标。正是有了这样的参与社团教学的机会，才让我有机会花时间、花精力去研究教材，体会教材设计的意义，更好地为教学服务好。也才懂得如何更好地学教材，懂教材，用教材，体会教材的实际用意才是对教授科学专业的尊重。我也时常感受到科学教学带来的压力。科技日新月异，发展的速度越来越快，学生的提问随着他们知识体系的完善日益增多。他们提出的问题让我时常反思自身的不足，常常在思考如何在专业领域里更好地提升，如何在现有的教学水平下不断完善自己的教学技能与艺术，我想这才是我接下来前进的方向。