“简单电路”单元项目式学习的STEAM创新

林慧文

〔摘    要〕  本研究以苏教版小学科学四年级上册“简单电路”单元教学为例，探讨 STEAM 创新教育在小学科学课堂上的具体应用。STEAM是一种以项目式学习、问题解决为导向的课程组织方式，注重跨学科的综合性学习，强调理论与实践相结合的教学方法。“简单电路”单元项目实践活动包括“妙笔生花我会画”“巧思智想我梳理”“变废为宝我能行”以及“科技创新我最棒”等环节，以学生发展为导向，以学生的知识经验、思维水平和动手能力为基础，综合运用学科核心概念和跨学科概念，通过动手动脑，解決真实情境中的实际问题，指向创造创新能力的培养，让学生能够真正感到学习带来的快乐。

〔关键词〕  小学科学；STEAM；简单电路；跨学科实践

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  09    073-075

一、“简单电路”项目背景

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出：要确保学生有充足的时间探究、实践与思考，在学习学科核心概念的基础上，理解跨学科概念，并应用于真实情境。其中真实情境的问题是相对复杂的，需要同时运用多个学科的知识和技能来解决。科学、技术、工程、艺术与数学的英文单词首字母组合即STEAM ，是一种以项目式学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、艺术、数学有机地融为一体，以整合的方式促进核心概念、跨学科概念的学习，在情境中迁移应用，解决真实世界的问题。近年来，中小学校积极探索跨学科实践，在取得成果的同时也出现了一些问题。如不少STEAM教育是“产品”导向，而不是“学生发展”导向，忽略了学生技术与工程实践素养的提升。为此，笔者选择了“简单电路”这一单元案例进行设计研究。电学知识作为STEAM教育的一部分，通过项目式学习在小学生中的实际应用，旨在引导学生通过动手实践、合作探究的方式，更深刻地理解和应用科学知识。在这个背景下，我们将关注如何通过“简单电路”单元，结合妙笔生花、巧思智想、变废为宝和科技创新等实践活动，使学生在STEAM教育中取得更为丰富的学习体验。通过这一具体案例，我们期望为小学科学教育中的STEAM创新教育提供有益的经验和启示。

二、“简单电路”项目式学习内容与目标分析

简单电路是苏教版小学科学四年级上册第四单元内容。“电”对小学四年级学生来说并不陌生，生活随处都需要电，光电设计师通过自己的设计点亮和美化世界。电随处可见，但又充满神秘感。如何通电可以让物体发光？怎样设计电路可以让物体发光变得有规律？种种疑问值得学生去探索，但是若仅停留在知识层面的探讨，对电的研究则会过于晦涩，难以理解。本项目利用真实情境下为家人制作新年贺卡，通过设计制作纸电路作品，突破本单元中“电”的教学重难点。学生在项目中以电路设计师的身份，做着该领域专业人员所做的“真正的工作”，体会到学习知识并不是为了完成作业本上的作业，而是能真正地服务他人和自我的，能看到知识是如何被应用的。同时，四年级学生通常对于能够动手实践的物理类知识十分感兴趣。小学科学阶段对学生科学知识掌握的难度相对不高，但对于培养学生的关键能力与必备品格提出了一定要求，这就需要拓宽学生学习的广度而非深度。

本单元跨学科学习内容以及素养培养目标，如表1、表2。

三、“简单电路”项目流程框架与成果展示

在“简单电路”单元的项目式学习中，我们创设了制作新年贺卡的问题情境，构建了以“问题需求—规划设计—加工制作—展示评价—改进创新”为核心脉络的完整的项目式学习活动内容。引导学生在完成任务的过程中，培养规划设计能力、工程实践能力和评价选择能力，更好地引领项目式学习的开展。

学生将通过一系列富有趣味和实用性的活动，巩固并深化对电路原理的理解，同时培养解决实际问题的能力。在进行项目之初，学生要明确问题需求：新年即将来临，如何制作一份会发光的贺卡送给家人、朋友。其次，展开规划设计，通过“妙笔生花我会画”这一活动环节，学生将运用绘画技巧设计纸电路图。这不仅要求学生准确地呈现电路的连接关系，同时促使他们将抽象的电路原理以形象的图形呈现出来，从而更直观地理解电流的流动路径，这也是学生进行头脑风暴的过程。在“巧思智想我梳理”活动环节，学生以纸电路为主题，撰写电路的来历，并绘制思维导图手抄报。通过整理和展示对电路知识的全面理解，学生在表达的过程中巩固了所学知识，同时提高了文字表达和图示能力。在“变废为宝我能行”这一实践活动中，学生需选择合适的材料，根据设计的纸电路图，亲自动手制作属于自己的纸电路作品。此外，鼓励学生考虑环保和节能因素，培养对可持续发展的意识。在“我的电路我展示”环节中，学生间进行互相交流评价，根据评价表进行评分；最后通过“科技创新我最棒”活动，学生将进一步完善和加工他们的作品，思考如何提高作品的稳定性和美观度，使电路作品更富有创新性。例如引入新的元素或改变连接方式，还包括艺术上的创新，如设计独特的外观或创造性的灯光效果。教师强调鼓励学生开展科技创新的思考，培养学生在实际应用中解决问题和创新的能力，这个环节，激发了学生的创造力，促使他们在实践中不断提升并创新电路设计，培养科技创新的意识和能力。这些项目式学习活动的设计，不仅使学生更深入地理解了电学知识，同时培养他们在实际情境中解决问题的技能，提高了他们对STEAM教育的兴趣和参与积极性。在加工制作过程中，引导学生思考如何使电路作品更富有创新性。

上述各环节，学生是主动思考学习的过程。教师鼓励学生大胆创新、积极思考，培养学生在实际应用中解决问题和创新的能力，激发学生的创造力，让他们超越基本的电路连接，思考如何将所学知识应用到更高层次的创新中。通过注重美学和创新，学生将在科技创新的过程中培养出更广泛的技能，包括团队协作、问题解决和创意思维。整个过程，为学生提供一个全面展示STEAM素养的机会，同时激发他们对科技创新的兴趣和信心。

四、结语

“简单电路”项目中设计的活动是典型的跨学科实践活动，注重“学生发展”导向，通过真实情境激发学生的兴趣和培养实际问题解决能力。在“问题需求—规划设计—加工制作—展示评价—优化改进”等一系列活动过程中，学生不断经历头脑风暴，发展了学生技术与工程领域的实践素养。在真实挑战过程中，适切的评价、教师引导、提供学习支架，充分激发了学生的问题解决意识，调动了学生的元认知能力，促进他们明确学习目标，监控自我学习过程，反思学习过程与结果。项目指向真实的任务，任务目标来自学生身边，这使得项目任务更具生活化和情境化，有助于学生的认识和理解。学生在解决该任务问题的过程中，需要学习并综合运用跨学科知识，如学生在设计前期需要了解材料、尺寸计算等数学问题；在制作时需要掌握各类工具的使用、各类材料的切割与组装等工程技术问题；在设计贺卡灯光闪烁时还要考虑如何呈现最佳效果，使其更美观等。学生是在解决项目驱动性问题的过程中，逐步运用了各个学科的知识。从某种程度上说，这些学科也成为项目的一部分，学科之间的界限变得更加模糊，它们是有机融合在一起的。而学生也深刻体会到，要解决一个真实问题，需要不断运用各方面的知识与技能。在跨学科解决问题的过程中，发展了学生的核心素养。

这种学习方法不仅提升了学生对科学知识的掌握水平，更激發了他们对 STEAM 领域的浓厚兴趣。项目式学习不仅仅是为了传授知识，更是为了培养学生的实际应用能力和创新精神。将理论知识与实践相结合，学生更容易理解抽象概念，并在解决实际问题中更具自信心。STEAM创新教育的推广，可以培养学生的综合素养，增强其适应未来科技发展的能力，对社会产生积极的影响。

在未来研究方向和教学改进方面，笔者提出如下建议。

1.进一步深化项目式学习的设计和评估体系，以确保学生在实践中能够全面掌握科学原理。

2.进一步探讨如何更好地将STEAM教育整合进课程体系，并提升教师运用STEAM 教育的能力水平，促进STEAM教育在更广泛范围内的应用。

3.构建多元化的评价方法，更全面地了解学生在STEAM项目式学习中的表现，进一步优化教学策略。

综上所述，项目式学习在小学科学“简单电路”单元教学中的应用，为学生提供了独特而丰富的学习体验。通过对STEAM创新教育的推广，我们可以期待培养更多具备综合素养的未来科技人才。

参考文献

[1]喻伯军.《义务教育科学课程标准》课例式解读[M].北京：教育科学出版社，2022.

[2]卢小花.项目式学习的特征与实施路径[J].教育理论与实践，2020（8）：59-61.

[3]许春良.基于STEM的小学科学学习项目设计：以“建造运载小船”项目为例[J].中小学教学研究，2020（3）：30-32