STEAM+科技實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施策略研究

趙玲玲

（大連市甘井子區(qū)中小學(xué)生科技活動(dòng)中心，遼寧 大連 116091）

在STEAM 視域下實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)（學(xué)習(xí)）中，我將以下幾點(diǎn)實(shí)施策略融入到整個(gè)課堂。

一、真實(shí)情景導(dǎo)入，培養(yǎng)應(yīng)用意識(shí)

STEAM 教育理念注重學(xué)習(xí)與實(shí)際生活的聯(lián)系，重點(diǎn)導(dǎo)向解決生活中的真實(shí)問題。教師在創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境時(shí)既要注重生活化又不能卻忽略其真實(shí)性。我們創(chuàng)設(shè)的情境最好是自然生活、社會(huì)生活、自我生活中的情境，是學(xué)生身邊真實(shí)存在的。才能體現(xiàn)科學(xué)的價(jià)值。創(chuàng)設(shè)與學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活息息相關(guān)的真實(shí)情境，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用意識(shí)。學(xué)生容易把學(xué)習(xí)內(nèi)容與自己的日常生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，進(jìn)而激起熱愛學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)力[1]。

以“沉浮子——潛水艇”小實(shí)驗(yàn)為例，設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪亲寣W(xué)生了解潛水艇的工作原理。因此，我準(zhǔn)備了實(shí)驗(yàn)器材：礦泉水瓶、小玻璃瓶、水，橡皮泥自己制作一個(gè)“潛水艇”，并情境導(dǎo)入展示：在塑料瓶里灌滿水，把小玻璃瓶倒扣在大塑料瓶里，擠壓大塑料瓶，這時(shí)小玻璃瓶在水里靈活自如，上下游動(dòng)。魔力般的表演頓時(shí)吸引了學(xué)生的眼球。其實(shí)，小瓶就是一個(gè)活生生的潛水艇，貼近于現(xiàn)實(shí)生活，一下子勾起了學(xué)生探究的欲望。學(xué)為所用，真實(shí)而又生動(dòng)的例子是最好的興趣老師。實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，“聽話的小瓶”雖然說看著簡單，但是真正制作這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置卻有一定難度，要靠同學(xué)們反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整小瓶水量，才能制作出“聽話的小瓶”。在調(diào)試過程中使學(xué)生懂得哪怕一次次失敗也要再試一試。教師指導(dǎo)學(xué)生制定活動(dòng)主題，根據(jù)提出的問題確定活動(dòng)主題，學(xué)生根據(jù)感興趣的內(nèi)容選擇曉主題，實(shí)現(xiàn)二次分組。最后活動(dòng)成果展示，這里的設(shè)計(jì)意圖是，在每個(gè)學(xué)生都做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使大家認(rèn)識(shí)到小瓶的沉浮是和瓶中的水量有關(guān)系，使學(xué)生在自己動(dòng)手做的過程中，提高實(shí)踐能力和想象能力；在小組合作中認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)精神的重要性；在一次次失敗中，總結(jié)出持之以恒的重要性。學(xué)生以組為單位進(jìn)行展示交流，并得出結(jié)論，知道聽話小瓶的條件和原因。

二、構(gòu)建“探究式”學(xué)習(xí)課堂

如果沒有探求新知的欲望、團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，學(xué)生就很難成為真正意義上的學(xué)習(xí)者。綜合實(shí)踐活動(dòng)課程不能用“教”的方式實(shí)施，但也不是放任不管，要激發(fā)起學(xué)生探究的欲望，重要的是構(gòu)建起探究式的學(xué)習(xí)課堂。

還是以“沉浮子——潛水艇”為例，以真實(shí)情境激發(fā)興趣之后，教師提出問題并分析實(shí)驗(yàn)影響因素：1、你了解潛水艇嗎？2、怎么能讓潛水艇自由的上下沉浮呢？3、制作潛水艇需要哪些步驟？4、潛水艇的工作原理是什么呢？只有解決出這些問題，才能制作出潛水艇，而這些問題，就需要學(xué)生掌握科學(xué)、物理、手工、工程等多門學(xué)科知識(shí)。針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以制定實(shí)驗(yàn)方案，以便更好地記錄實(shí)驗(yàn)過程。在STEAM 教育理念指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生做出的潛水艇都有所區(qū)別。在材料選擇上，有的使用的是筆帽和橡皮泥，有的使用的是玻璃瓶。接下來就是動(dòng)手做和理論知識(shí)的應(yīng)用，瓶子里面加多少水，把握好重力與浮力的關(guān)系，需要不斷動(dòng)手反復(fù)調(diào)試。有的潛水艇能夠輕松自如上下浮動(dòng)，有的則需要費(fèi)大力氣才能控制。根據(jù)出現(xiàn)的問題，再分析，再解決。教師在這里作為探究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過程，即提出問題、猜想假設(shè)、分析影響因素、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、得出結(jié)論、理論聯(lián)系生活實(shí)際。這其實(shí)已經(jīng)融入了STEAM 教育理念，使學(xué)生的創(chuàng)新與獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力與解決問題能力得到了增強(qiáng)，使他們成為幸福的終身學(xué)習(xí)者。

三、整合多學(xué)科知識(shí)促進(jìn)貫通，實(shí)施融通性教學(xué)

STEAM 教育理念講究的是知識(shí)融合，即讓學(xué)生把所有的知識(shí)融會(huì)貫通、學(xué)以致用。它將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等不同領(lǐng)域的學(xué)科整合在一起，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生要有融合素養(yǎng)，在教育教學(xué)中要有利用多學(xué)科的知識(shí)解決所有整合型問題的能力[2]。STEAM 教育打破學(xué)科壁壘，打通各學(xué)段的隔閡，實(shí)行通識(shí)教育，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)在解決生活中實(shí)際問題的融會(huì)貫通。我們科技實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)涉及物理、數(shù)學(xué)等幾十個(gè)小實(shí)驗(yàn)，操作過程可分為以下幾種，在實(shí)驗(yàn)研究中既要學(xué)會(huì)科學(xué)知識(shí)，還要有品德教育的思想，如：培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和勞動(dòng)意識(shí)，能夠通過思考和動(dòng)手操作，探究科學(xué)知識(shí)，敢于說出自己的想法。

1．自主選擇完成實(shí)驗(yàn)過程

要盡自己所能來完成實(shí)驗(yàn)，可以記錄，可以根據(jù)自身情況選擇貼近生活實(shí)際、容易得出結(jié)論的實(shí)驗(yàn)。如實(shí)驗(yàn)“吸力從哪里來”“你拔過罐嗎？”等與氣壓有關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。

2．同伴之間討論完成實(shí)驗(yàn)過程

學(xué)生在這里要充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性的作用，發(fā)散思維，大膽創(chuàng)新。學(xué)生以小組為單位解決實(shí)驗(yàn)過程中有爭議或稍有難度的問題。如實(shí)驗(yàn)：“龍為什么會(huì)吐水”“噴泉的秘密在哪里”等。

3．師生共同研討實(shí)驗(yàn)過程

此過程主要解決有難度或?qū)W生有爭議而未解決的問題。教師要鼓勵(lì)學(xué)生求異思維、多種方法、多角度的解決問題。如數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)“最少稱幾次”“如何擺花盆”等。

例如，我們了解了光的傳播定律和反射原理的一些知識(shí)后，就可以理論聯(lián)系于生活當(dāng)中，動(dòng)手做一個(gè)潛望鏡，這就需要數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、技術(shù)的整合，為了實(shí)物的美觀，還需要藝術(shù)上的設(shè)計(jì)。制作潛望鏡需要的工具有小方鏡、硬紙板。硬紙板的寬度應(yīng)為小方鏡寬度的4 倍，長度可以根據(jù)需要自己制定。紙板越長，潛望鏡越高。方法操作如下，現(xiàn)在紙板上畫三條橫線，沿著所劃的線折疊后，然后把遮擋光線的部分剪去，做成一個(gè)長方形的盒子，用報(bào)紙把它粘好，再用膠帶把小方鏡子粘好，注意，小方鏡和紙盒之間的交角等于45 °。兩面小方鏡子平行對(duì)好。一個(gè)精美的潛望鏡通過精心設(shè)計(jì)就完成了。用潛望鏡來觀察窗外的景物是很有趣的，也可以用它來捉迷藏。當(dāng)然，人們制造潛望鏡主要是為科學(xué)研究和國防服務(wù)的。

學(xué)生在以上活動(dòng)中選取的活動(dòng)方式可以多種多樣，不拘一格，只要是適合自己的就是最好的，不能強(qiáng)行分配。選擇哪一種形式，取決于學(xué)生的能力水平。在學(xué)生獨(dú)立開展活動(dòng)能力比較弱的時(shí)候，由他們個(gè)人完成主題活動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)，選擇師生共同研討的方式就相對(duì)恰當(dāng)。而當(dāng)學(xué)生具備了一定的實(shí)踐能力的時(shí)候，可以允許他們個(gè)人開展獨(dú)立活動(dòng)。因此，教師在指導(dǎo)學(xué)生開展活動(dòng)中，在注意讓每一個(gè)學(xué)生都參與、團(tuán)結(jié)協(xié)作的同時(shí)，還要有意識(shí)地給予學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生形成自己的邏輯分析和邏輯判斷，尤其是遇到自己感興趣的問題或者有不同見解的時(shí)候，教師要引導(dǎo)學(xué)生深入探究，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的獨(dú)到見解。

四、多元評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

基于STEAM 理念，教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)需堅(jiān)持整體性和發(fā)展性原則。學(xué)生在綜合實(shí)踐活動(dòng)中的各種表現(xiàn)是他們綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，也是升學(xué)錄取中綜合評(píng)價(jià)的重要參考。發(fā)展導(dǎo)向的評(píng)價(jià)理念與人們思維中以分?jǐn)?shù)決出高下的評(píng)價(jià)理念不同，強(qiáng)調(diào)的是發(fā)展?jié)撃埽J(rèn)識(shí)自我，促進(jìn)發(fā)展，要保證客觀、真實(shí)、可靠。而且評(píng)價(jià)中還要兼顧整體觀和大局觀[3]。以下是在本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課中，教師設(shè)計(jì)的一個(gè)評(píng)價(jià)表格，詳見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程評(píng)價(jià)量表

以上表格是實(shí)驗(yàn)課堂中也是整個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)中比較常見、常用的評(píng)價(jià)表格，在這個(gè)表格中評(píng)價(jià)項(xiàng)目主要以本課的課程目標(biāo)為導(dǎo)向，評(píng)價(jià)內(nèi)容關(guān)注了活動(dòng)的全過程、各個(gè)環(huán)節(jié)，采用了鼓勵(lì)性語言、等級(jí)評(píng)價(jià)。但是我們發(fā)現(xiàn)，表格中缺少多主體參與評(píng)價(jià)，有效信息難以獲得，難以還原學(xué)生在活動(dòng)過程中的表現(xiàn)，無法展示出學(xué)生獨(dú)特的一面?；诖?，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課程評(píng)價(jià)流程可以如下：收集活動(dòng)過程資料（寫實(shí)記錄）——分類整理（制作檔案袋）——展示交流——自我評(píng)價(jià)、同伴互評(píng)、教師評(píng)價(jià)——記入個(gè)人綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)檔案。對(duì)活動(dòng)過程和結(jié)果的寫實(shí)記錄是整個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)性材料。寫實(shí)記錄評(píng)價(jià)與量表式評(píng)價(jià)不同，指向的是個(gè)人的成長經(jīng)歷，能夠更加真實(shí)地反映學(xué)生在參與整個(gè)活動(dòng)中的各種收獲。寫實(shí)記錄的完成人是學(xué)生，內(nèi)容不僅是對(duì)活動(dòng)完成情況的概述，還要總結(jié)、反思自己活動(dòng)過程中的得失，實(shí)質(zhì)上也是對(duì)個(gè)人成長、未來發(fā)展的思考。

五、實(shí)踐活動(dòng)拓展并延伸

學(xué)生來科技實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)，通過動(dòng)手實(shí)踐探究，收獲了成果。但是課后的思考遠(yuǎn)大于有限的課堂探究。另外本課程也體現(xiàn)了綜合實(shí)踐中的開放性特點(diǎn)，這也促使了課后拓展延伸的必要性。課程內(nèi)容的選擇要打破學(xué)科界限，避免講話學(xué)習(xí)目標(biāo)，要始終關(guān)注學(xué)生活動(dòng)的生成性目標(biāo)與生成性主題并引導(dǎo)其發(fā)展，特別珍視和發(fā)展學(xué)生在活動(dòng)過程中產(chǎn)生的奇思妙想，并為其創(chuàng)造性發(fā)展開辟廣闊的時(shí)空。我們實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及面非常廣泛，其學(xué)習(xí)場所也要突破教室、學(xué)校圍墻、把學(xué)生的成長環(huán)境作為學(xué)習(xí)場所，將實(shí)踐活動(dòng)的組織置于家庭、學(xué)校、社區(qū)的持續(xù)互動(dòng)中，不斷的去拓展時(shí)空和內(nèi)容，同時(shí)促進(jìn)課內(nèi)與課外、學(xué)習(xí)與生活、學(xué)校與社會(huì)的有機(jī)連接。

課堂活動(dòng)只拉開學(xué)生思維過程的序幕，為他們提供一種思考的方法和方式。結(jié)合學(xué)生當(dāng)天活動(dòng)的實(shí)際表現(xiàn)和整體水平，教師提出有思考價(jià)值的問題，例如：“恐龍”為什么會(huì)吸水？是一種有趣的虹吸現(xiàn)象。上網(wǎng)查找，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)很多資料：早在宋代，人民發(fā)明的九龍杯就是運(yùn)用了這個(gè)道理，上面是一只杯，杯中刻有一只精美昂首向上的龍，杯的外壁上繪有八條龍，底部是一塊圓盤和空心的底座。斟酒時(shí)，如果酒水適中，滴酒不漏，如果超過其中的限量，酒就會(huì)通過“龍身”的虹吸作用，將酒全部吸入底座，所以成為九龍“公道杯”。

在思考延伸階段中提出的問題能夠讓學(xué)生開動(dòng)腦筋、發(fā)散思維，提升學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)整合能力，使課堂中的問題得到進(jìn)一步拓展，使學(xué)生對(duì)科學(xué)觀點(diǎn)不斷探究，不斷激發(fā)，為將來成為科學(xué)家奠定基礎(chǔ)。

1.今天你都解決了什么問題？還有哪些問題沒有解決？為什么沒有解決？（通過提問，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的反饋信息）

2.你已經(jīng)解決的問題答案是唯一的嗎？是你的最高水平發(fā)揮嗎？（培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，對(duì)多答案的問題加以點(diǎn)撥。如18 個(gè)球的問題同81、82 個(gè)球的解決方法是否一樣？）

3.通過今天的學(xué)習(xí)，你是否有新的思考和打算？

作為教師，我們要鼓舞學(xué)生對(duì)未知科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行深入分析，引導(dǎo)學(xué)生多看書、多上網(wǎng)查資料、多學(xué)習(xí)。如觀看科學(xué)領(lǐng)軍人物視頻（載人潛水器奮斗者劉燁瑤）視頻。學(xué)習(xí)“大國工匠”的“專心致志”“淡泊名利”，感受享譽(yù)世界的“中國制造”所到來的民族自豪感，激發(fā)要掌握勞動(dòng)技術(shù)和技能強(qiáng)烈愿望。

以上幾點(diǎn)是我在實(shí)驗(yàn)課中滲入STEAM 教育理念的一些實(shí)施策略。STEAM 教學(xué)策略研究是一個(gè)外延相當(dāng)廣泛的課題，值得研究的問題很多，我在研究過程中，僅僅是涉及到了一些表面的問題，對(duì)工程、技術(shù)的融合，還未達(dá)到一定的深度，在今后的研究過程中，我將進(jìn)一步拓寬思路和視野，從更多角度，對(duì)STEAM 的教學(xué)策略進(jìn)行研究。