賽車(chē)總動(dòng)員玩轉(zhuǎn)STEM

孫晨晨

2017年9月，教育部頒布了《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，將小學(xué)科學(xué)的起始年級(jí)調(diào)整至一年級(jí)。新課標(biāo)指出：小學(xué)科學(xué)課程是一門(mén)與其他學(xué)科有密切聯(lián)系的綜合型課程。強(qiáng)調(diào)多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的相互滲透和聯(lián)系整合，注重自然世界的整體性和科學(xué)各領(lǐng)域共同的教育功能、思維方式以及研究方法。

多元化的社會(huì)生活和發(fā)展問(wèn)題呼喚當(dāng)代孩子擁有全面的視角和綜合型解決問(wèn)題的能力，多種學(xué)科知識(shí)的融合運(yùn)用勢(shì)在必行，因此STEM理念走進(jìn)了我們的視線。

STEM課程理念，即將科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科有機(jī)融于一體的課程設(shè)計(jì)理念?？茖W(xué)是人們看見(jiàn)世界、認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的窗口;技術(shù)和工程是人們基于自然規(guī)律改造生活、創(chuàng)造世界的手段和方法;而數(shù)學(xué)則是助力技術(shù)與工程的基礎(chǔ)工具。STEM課程不是簡(jiǎn)單地將工程和科學(xué)組合在一起，而是要把學(xué)生掌握的碎片知識(shí)和機(jī)械過(guò)程整理成為一種學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而從不同角度探究事物之間的相互聯(lián)系。

小學(xué)一、二年級(jí)的孩子即低年段的學(xué)生，他們眼里的世界是嶄新的，充滿(mǎn)未知和神秘?？茖W(xué)課將為他們打開(kāi)通往這個(gè)神奇世界的大門(mén)。STEM理念下的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)綜合了多種學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)充和完善，可以更有效地幫助低年段的學(xué)生從小樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)解決問(wèn)題的綜合性能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

《賽車(chē)總動(dòng)員》是基于蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)新教材中的專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)——《像工程師那樣》一課改編而來(lái)的一節(jié)STEM課。下面，筆者就借由這節(jié)課談?wù)凷TEM理念下的小學(xué)低年段科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)。

這節(jié)課中，“賽車(chē)”作為實(shí)踐活動(dòng)的具象載體，為學(xué)生提供了體驗(yàn)工程設(shè)計(jì)和探尋知識(shí)的突破口。筆者引導(dǎo)學(xué)生觀察、調(diào)試、制作了一輛簡(jiǎn)易小車(chē)，由記錄小車(chē)在斜坡上駛出的距離探究其背后的科學(xué)知識(shí)。

一、玩趣——構(gòu)建趣味問(wèn)題情境

問(wèn)題情境是科學(xué)研究的起點(diǎn)，當(dāng)學(xué)生開(kāi)始好奇事物的起因，開(kāi)始探尋其中的秘密，開(kāi)始有了新發(fā)現(xiàn)，都會(huì)燃起他們學(xué)習(xí)的熱情。好奇心驅(qū)使的求知，是學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中不斷自我完善的基礎(chǔ)。

STEM理念下的科學(xué)課講求源于生活，認(rèn)識(shí)真實(shí)情境中的問(wèn)題。而低年段的學(xué)生由于年齡特點(diǎn)，更容易被充滿(mǎn)童趣的事物吸引：精彩的動(dòng)畫(huà)片、親身的體驗(yàn)活動(dòng)、炫酷的科學(xué)現(xiàn)象都會(huì)吸引他們的眼球。因此，在低年段的STEM科學(xué)課中，教師應(yīng)充分發(fā)掘現(xiàn)實(shí)問(wèn)題中的趣味點(diǎn)，為學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)點(diǎn)燃一顆新奇的火種。

筆者在《賽車(chē)總動(dòng)員》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，由一段視頻動(dòng)畫(huà)片導(dǎo)入新課，動(dòng)感刺激的賽車(chē)場(chǎng)景讓學(xué)生很興奮，紛紛表示也想?yún)⒓舆@樣一場(chǎng)比賽。教師只需順勢(shì)揭示活動(dòng)主題，自然地引導(dǎo)學(xué)生思考如何將比賽帶進(jìn)現(xiàn)實(shí)課堂中，繼而拉開(kāi)課堂的帷幕。

二、玩味——完善工程設(shè)計(jì)過(guò)程

STEM科學(xué)課程的核心就是讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)工程建設(shè)從事物的構(gòu)思設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試到運(yùn)行的完整過(guò)程。在此過(guò)程中，學(xué)生將運(yùn)用多方面的綜合知識(shí)和技能來(lái)解決每一個(gè)小問(wèn)題，繼而完成任務(wù)，并積累一定科學(xué)知識(shí)。

《賽車(chē)總動(dòng)員》的整體設(shè)計(jì)遵循了STEM課程的教學(xué)流程，針對(duì)低年段學(xué)生的學(xué)齡特點(diǎn)，用想一想、做一做、試一試、比一比的系列活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)做小車(chē)、玩小車(chē)、賽小車(chē)、探尋簡(jiǎn)單科學(xué)道理的過(guò)程。

1.參照模型，初定工程計(jì)劃

工程設(shè)計(jì)往往從構(gòu)思設(shè)計(jì)開(kāi)始，這對(duì)一年級(jí)的孩子而言頗有難度，但他們已具備了一定的模仿能力。因此，在低年段的STEM科學(xué)課中，教師可以出示簡(jiǎn)單的實(shí)物模型或者設(shè)計(jì)圖紙，供學(xué)生模仿制作。

片段1：

師：小朋友們，要想?yún)⒓舆@場(chǎng)賽車(chē)，先要有什么？

生：賽車(chē)！

師：是的，那我們就先一起來(lái)學(xué)做一輛車(chē)，好不好？（好?。?/p>

（圖片出示一輛簡(jiǎn)易小車(chē)）

師：請(qǐng)大家仔細(xì)觀察，要做成這輛簡(jiǎn)易小車(chē)我們都需要那些材料？

生：需要一個(gè)紙盒子、車(chē)輪還有金屬棍。

師：這個(gè)紙盒子我們把它叫做車(chē)身，金屬棍要裝在輪子最中心的位置上，它叫——車(chē)軸，有了它，輪子才能平衡的轉(zhuǎn)動(dòng)。還需要什么嗎？

生：還需要膠帶，用來(lái)固定車(chē)軸。

師：老師已經(jīng)為大家準(zhǔn)備好了這些材料，請(qǐng)大家想一想怎么來(lái)組裝這輛小車(chē)呢？

生討論，指名1—2個(gè)學(xué)生說(shuō)一說(shuō)組裝方法。

這一環(huán)節(jié)中，筆者出示了一輛簡(jiǎn)易小車(chē)的模型圖片，將原本的小車(chē)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成模型模仿，拉近了設(shè)想與實(shí)物間的距離，降低了設(shè)計(jì)制作的難度。低年段的學(xué)生在模型的直觀展示中，更易形成制作小車(chē)的具體想法。

2.調(diào)試修改，確定實(shí)施方案

初步設(shè)計(jì)的方案往往并不成熟，需要在實(shí)踐中針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整和修改，才能最終確定實(shí)施方案。STEM理念下的課程設(shè)計(jì)正是要學(xué)生經(jīng)歷這樣的過(guò)程，明白科學(xué)探究并不是一蹴而就、一帆風(fēng)順的，反復(fù)的試驗(yàn)和調(diào)試，也將激起學(xué)生探究的欲望，錘煉他們的科學(xué)意志。

片段2：

師：想好了，我們就來(lái)做一做。

師隨機(jī)投影演示制作方法。重點(diǎn)介紹使用錘子敲輪子的方法，強(qiáng)調(diào)要敲緊。

指名1個(gè)學(xué)生投影演示，生發(fā)現(xiàn)小車(chē)跑不起來(lái)。

師：大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題？

生：小車(chē)跑不起來(lái)，車(chē)輪沒(méi)轉(zhuǎn)。

師出示事先做好的小車(chē)，再讓這名學(xué)生試一試發(fā)現(xiàn)可以轉(zhuǎn)動(dòng)。找到原因：老師的車(chē)軸上有吸管。

師：吸管的作用是什么呢？

生：可以讓車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

師：是的，有了吸管，車(chē)軸才能平衡的轉(zhuǎn)動(dòng)。

我們組裝的時(shí)候還像之前那樣先把金屬軸插在一個(gè)輪子里面，然后套上一根吸管，然后再裝上另一個(gè)輪子。其他步驟都和之前的一樣。

看！這樣小車(chē)自己就能跑起來(lái)了！你們學(xué)會(huì)了嗎？

初步觀察模型時(shí)，學(xué)生并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)車(chē)身下的吸管，直至按照預(yù)想制作出小車(chē)后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。所謂“磨刀不誤砍柴工”，學(xué)生經(jīng)歷失敗后，通過(guò)對(duì)比觀察找到調(diào)試修改的方法，再按照正確的方式制作小車(chē)，將更加明確車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的原理。

3.展示分享，探求科學(xué)真知

在工程建設(shè)中，設(shè)備運(yùn)行是最后一步也是檢驗(yàn)成果的一步。在STEM課程的教學(xué)設(shè)計(jì)中，學(xué)生將作品展示分享，在模型的運(yùn)行中發(fā)掘科學(xué)知識(shí)，摘取由實(shí)踐得來(lái)的理論成果。

在《賽車(chē)總動(dòng)員》一課中，小車(chē)的制作完成，使學(xué)生獲得了極大的成就感，他們會(huì)迫不及待地想要玩起來(lái)。此時(shí)教師出示“賽道”，讓學(xué)生們將做好的小車(chē)送入賽道，喜悅的心情掀起整節(jié)課的高潮。同時(shí)，多輪的試玩也會(huì)讓學(xué)生意識(shí)到小車(chē)的行駛情況存在不同，需要制定并認(rèn)真執(zhí)行比賽規(guī)則。統(tǒng)一規(guī)則后的再次比賽，學(xué)生會(huì)很快發(fā)現(xiàn)小車(chē)背后的科學(xué)知識(shí)：即起點(diǎn)越高，小車(chē)跑得越遠(yuǎn)。

三、玩思——?jiǎng)?chuàng)設(shè)開(kāi)放式探究環(huán)境

STEM課程的教學(xué)設(shè)計(jì)追求學(xué)生的天性解放，開(kāi)放式的探究環(huán)境將為低年段的學(xué)生打造更為廣闊的思維空間和行動(dòng)平臺(tái)，使他們?cè)谕嬷袑W(xué)，學(xué)中思，思后有所得。

1.座位重組，擴(kuò)充活動(dòng)空間

何為座位？于學(xué)生而言，它不僅是教室里的一張桌椅，更是學(xué)生在課堂教學(xué)中所處的位置，是與同學(xué)相互溝通和交流信息的連接點(diǎn)。靈動(dòng)的座位擺放形式可適應(yīng)于不同課型或活動(dòng)需求，方便師生、生生交流互動(dòng)，為學(xué)生的伙伴學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)平等對(duì)話、相互傾聽(tīng)的學(xué)習(xí)情境。

在《賽車(chē)》一課的設(shè)計(jì)中，筆者打破了教室原有的空間布局，重新排布桌椅，將學(xué)生聽(tīng)課和活動(dòng)的區(qū)域分開(kāi)（如圖1）。聽(tīng)課時(shí)，學(xué)生們都坐在中間，實(shí)驗(yàn)時(shí)再去往各自的操作臺(tái)，學(xué)生和老師間沒(méi)有了桌子的阻隔，溝通更加方便;同時(shí)低年段學(xué)生的行為得以調(diào)控，聽(tīng)課效率也會(huì)大大提升。

2.教具設(shè)計(jì)，拓寬思維領(lǐng)域

教具作為教師輔助教學(xué)的用具，有著不可替代的作用。皮亞杰在劃分兒童思維發(fā)展的階段時(shí)指出，7歲左右兒童的思維正處于由前運(yùn)算階段向具體運(yùn)算階段的過(guò)渡狀態(tài)，他們的思維活動(dòng)必須依賴(lài)于具體事物的支持。因此，在低年段的科學(xué)課上，教師可以借助具體的模型和直觀的教具來(lái)幫助學(xué)生搭建起通往現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知橋梁。

在本課的設(shè)計(jì)中，筆者受到市創(chuàng)意車(chē)模比賽的啟發(fā)，仿照比賽的賽道，設(shè)計(jì)定制了迷你版的小車(chē)賽道（如圖2）。然后將其搬上課桌，為學(xué)生的活動(dòng)提供了具象的教具模型，滿(mǎn)足了他們探究的需要，也為拓寬他們的思維領(lǐng)域奠定了實(shí)物基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

STEM理念下的科學(xué)教學(xué)講求學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，串聯(lián)起科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間的隱形聯(lián)系，這種聯(lián)系使得它們?cè)诮换ブ屑ぐl(fā)出彼此的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在融合互補(bǔ)中為學(xué)生活動(dòng)型的、理解性的科學(xué)學(xué)習(xí)搭建平臺(tái)。低年段的學(xué)生初涉科學(xué)課，教師更應(yīng)重視他們的知識(shí)組成和技能建構(gòu)，為培養(yǎng)他們多元的認(rèn)知視角和實(shí)踐技能不懈努力。

（南京市金陵匯文學(xué)校（小學(xué)部））