“快递鸡蛋”STEM教学设计

徐星梦

〔摘    要〕  STEM教育是当下热门的教育方式，我国推进STEM教育也有多年。但就我国现在的科学教育而言，STEM教育并没有落实到每一个孩子的课堂上，甚至好多科学教师还没有厘清如何有效开展STEM教育于课堂教学中。本文作者结合自身教育教学经历，结合STEM教育理论总结出一些教师设计STEM教学时的注意事项，供大家参考借享。

〔关键词〕  小学科学；STEM教学；设计

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  12-0064-03

一、STEM教育简介及其特征

STEM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。现代教育的核心理念是将“以教为中心”转变为“以学为中心”，根本任务在于培养和发展学生的学习能力和解决实际问题的能力，使学生变成一个高效的、独立的学习者。这与STEM教育的理念是相契合的。

从STEM教育的培养目标可以看出，在进行STEM教育时，它所包括的四门学科的教学必须是紧密相连的，且以整合的教学方式来培养学生掌握和运用知识解决问题的能力。因此，STEM教育理念的课程会有以下几点核心特征：跨学科性、趣味性、情境性、协作性。在本文中，笔者融合这四个特征于STEM教学案例中与各位同人共鉴。

二、基于STEM教育的教学设计探究

在 STEM 教育理念的指导下，无锡市育英实验小学的科学教师每月都会开STEM教育教学推进会，结合自身的教育实践，从教材的角度出发，联系生活实际，在每学期初设定一个STEM教育主题，围绕该主题设计教学案例进行STEM分步教学。在讨论中进行思维碰撞，在实践中收获经验的硕果，实现理论与实践相结合的教育理念，从而培养学生的科学核心素养。

STEM教育强调学科的融合、对知识的实际应用和分组交流合作。以问题为向导，解决生活中、工程中存在的问题。在教学中，应当对生活和工程中的细节提出问题，运用各种思维方式设计实验去搜集证据，并提高学生运用所学知识解决现实问题的能力，以培养具有 STEM 素养的学生。以“快递鸡蛋”STEM教学设计为例，我们从生活中定义问题，在工程中进行设计，在技术上解决问题，在生活中学以致用。

三、“快递鸡蛋”STEM教学设计

（一）问题引入：创设真实情境，锻炼学生科学思维

在开课前期准备期间，正值电商平台“购物节”活动，这个课程内容与“快递”是紧密相关的。于是，教师提出设计需求；在前几天的“双11购物节”活动中淘宝商家“张师傅农副产品店”的张师傅发现，他家的生鸡蛋在快递公司的运输过程中，好多的鸡蛋都破了，严重影响到买家的满意度。请同学们帮他设计一个有效、简单、实惠的包装方式，让他们的产品更完善。

本课程是针对四年级的学生，在设计教学情境时，有老师会提出是否可以给孩子们创设一个有趣的卡通动画导入，以增加趣味性。笔者思考后指出：这是不符合我们STEM教育最终是用于解决工程实际问题的目的的。在本案例中教师从生活角度提出需求，让学生根据需求定义他们要解决的问题。体现了 STEM 教育具有情境性的特征，更有利于学生理解，探究也更具有目的性。接下来老师的追问亦是如此。

老师：在这个问题中，张师傅要求我们设计一个什么样的包装？

学生：有效，简单，实惠。

老师：什么是有效？

学生：就是鸡蛋完好无损。

老师：为什么要简单？

学生：因为包装时间不能太长，每天要卖好多鸡蛋。

老师：什么叫实惠？

学生：就是不能太贵，不然会增加成本。

学习指导是一种特殊的教学活动，其目的是使学生愿意学习、乐于学习、主动学习、自主学习，提高学生学习质量和学习效率，促进学生个性发展、全面发展。

老师的三连问将学生定义的问题进行了拆解，让问题的指向更清晰了。学生对自己要解决的问题、要设计的产品要求有了明确的认识。这也是将课本与生活拉近了距离。在发现问题这一环节上，锻炼学生的应用思维、科学精神，让学生在生活中也带有探索发现的意识。

（二）设计与再设计：合作建立模型，培养学生协作能力

教师提问：你们觉得在进行包装时可能会用到哪些材料？

学生举例生活中可用来进行包装的材料。

此时，教师增加问题难度：为了更有效地解决张师傅的问题，大家设计的包装要能够保护至少两枚鸡蛋。

教师将学生列举的缓冲材料进行合适的定价（如下图），展示。告知学生每人只有15分是用于采购的，多花1元，分值减1分。请学生在预算合理的情况下设计一个包装方案，以绘图的方式记录下来。

学生上台将自己的设计与大家进行讲解与展示。

在这个过程中学生会发现，有的小组想法比较保守，会用很多厚海绵进行包装，看似坚固但价格昂贵；有些同学比较大胆，他们都会选择价格最便宜的报纸进行包装，看似简单但是包装得结实也未必会出现问题……此外，在這个环节中，学生进行成本的核算与包装的牢固性进行权衡，也是STEM教育跨学科性的重要体现。

老师提问：听完大家的汇报后，大家肯定又有了更好的点子，你们可以将设计图进行修改。

在这一步骤中，教师由扶到放，发挥学生的主观能动性，让学生根据需求自己主动进行设计。分享与应用，每个小组的想法可能不一致，因此设计的实验也不相同，让小组进行展示和交流分享，能够让学生理解解决相同问题的不同实现方式，以及之间的联系和区别。设计之后并不是马上进行制作而是通过“头脑风暴”的形式让学生的思维更加严谨起来，进行完善方案，这样的设计才是有价值的，才能更有效地解决问题。让学生体会到设计的乐趣、倾听的意义。

（三）解决问题：模拟真实情境，培养学生解决实际问题能力

教师请学生按照自己的设计进行制作，在制作的过程中一定注意：制作时如果用到剪刀，一定要注意安全。

當每一组的包装制作完成后，老师提出对作品的外观先进行评分，因为在工程设计类项目中，特别讲究按图制作，你们在制作时有没有考虑到这一点呢？

根据黑板上的设计图，询问：第一组，你们制作时，有没有修改的地方？哪里修改了？一共修改了几处？

这个环节教师很容易忽略，对于是否按图制作其实在工程设计领域是尤为重要的。学生的设计是经过深思熟虑的，所以在制作中如果出现了修改就一定要让学生说明修改的原因和目的，这有利于培养学生严谨的思考，在今后的学习中有重要的意义。

教师提出：现在我们按图制作分已经评好了，大家的小蛋兵也已经整装待发了，它们是否可以经受住考验，到达胜利的彼岸呢？你们想知道吗？为了保证公平公正，老师设计了这样的测试方法。1.检测员将快递盒（非自己组）放到指定高度，轻轻放手，使快递盒自由下落；2.小助手捡起快递盒，再次交给检测员进行第二次检测。一共检测5次。

教师：为什么老师要把指定高度定得这么高呢？还要测试5次？

学生：是为了模拟真实的情况，快递就是会被这样抛来抛去的。

学生拆快递盒，教师将鸡蛋贴黑板上，完成评分表如下图。

在测试环节中，教师利用教室环境，充分模拟“快递鸡蛋”在运输过程中可能会出现的各种情况。设置3米高度，抛扔5次，都是为了能更好地模拟真实情境。学生在进行测试时也在担心自己的作品是否能经受住这样的考验……这些都会让学生的学习更接近生活，在之后的改进过程中会更有目的性，同时大大提高了学生解决实际问题的能力。

（四）分享与应用：组织交流总结，培养学生反思能力。

教师提出：现在，你们已经看到设计成功与否了，不管是成功还是失败，收货经验对我们来说才是更重要的。请同学们先小组交流，互相说一说你们为什么成功或者为什么失败，怎样进行改进。

学生经过拆解、分析，发现：有的小组鸡蛋一个碎了一个没碎，可能是因为没有将两枚鸡蛋进行均匀的包裹，所以保护不彻底；有的小组两个鸡蛋都碎了，分析可能是因为两枚鸡蛋没有完全分开、包裹得不够紧实，鸡蛋也没有固定在盒子里，来回晃动……

老师：那成功的小组是不是就不要改进了？

学生：我们还要尽量将成本降低，提高产品的性价比，实现方案的最优化。

在这个环节中由小组分析实验所得的数据，并通过小组交流得出结论，能够体现STEM教育的体验协作性的特征，便于不同学生的思维相互交换分享，以提高小组的学习效率和效果；让小组进行展示和交流分享，能够让学生理解解决相同问题的不同实现方式，以及之间的联系和区别，并最后通过教师的总结，改进实验，最后应用到工程实际中去。在设计整个活动的过程中无不体现课程的趣味性特征。

四、结束语

在进行STEM教学设计时，教师要充分体现STEM教育的学科融合性、趣味性、情境性、协作性。在提出问题环节，要尽量给学生创设真实情境，以锻炼学生应用思维；在设计与再设计环节，要让学生通过合作建立模型，培养学生协作能力；在解决问题环节，要为学生模拟真实测试情境，培养学生解决实际问题的能力；在分享与应用环节，要组织交流总结，以培养学生反思能力。当然在设计STEM教学时还有很多我们需要注意的地方，在今后的教学中，笔者还会继续钻研学习，希望能为我国STEM教育增加一份助力。

参考文献

[1]李丽君．论项目学习模式中的创造性思维培养［J］.现代教育技术，2010（S1）：150．

[2]易马，千里，王延玲．学习指导的原则和途径简论［J］．教育科学，1997（2）：30．