STEAM教育理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的體現(xiàn)
——以“給冷水加熱”為例

章文沁

（蘇州高新區(qū)敬恩實(shí)驗(yàn)小學(xué) 江蘇蘇州 215000）

一、教學(xué)對(duì)象的分析

本次課程研究選取江蘇省蘇州市一所實(shí)驗(yàn)小學(xué)五年級(jí)某班的學(xué)生為對(duì)象。

之所以選擇該校，是因?yàn)樵撔５霓k學(xué)理念比較開放，能夠接受新的教育，愿意拋開教材，進(jìn)行創(chuàng)新嘗試；同時(shí)，學(xué)校的設(shè)備齊全，有專業(yè)的、供學(xué)生上課的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科學(xué)器材準(zhǔn)備間。這些學(xué)生學(xué)段為高年級(jí)——小學(xué)五年級(jí)。選取原因主要是該年齡段的學(xué)生有一些了解外界信息的途徑，如電腦、手機(jī)等，具有一定的信息素養(yǎng)，動(dòng)手實(shí)踐能力較強(qiáng)。且該年級(jí)的學(xué)生沒有太強(qiáng)的升學(xué)壓力，更有利于課程的實(shí)施。與中低年級(jí)的學(xué)生相比，他們也有良好的探究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣和實(shí)踐動(dòng)手能力。在他們學(xué)習(xí)過教材內(nèi)容（五年級(jí)下冊(cè)小學(xué)科學(xué)教科版中的第一單元“浮力”和五年級(jí)下冊(cè)小學(xué)科學(xué)教科版中的第二單元“給冷水加熱”），且具有強(qiáng)烈的好奇心、濃厚的興趣、較強(qiáng)的動(dòng)手能力及自我探索能力的前提下，教師能更好地開展STEAM教育教學(xué)工作。

二、教育教學(xué)實(shí)施過程

（一）提問

有趣、生動(dòng)的課堂引入是課堂教育教學(xué)成功的基石。老話說得好：“好的開頭就是成功的一半?！痹谡n堂開始時(shí)，教師利用多媒體展示一則最近某軟件上比較熱門的小視頻，讓學(xué)生看一看。視頻的內(nèi)容為一杯紅色的水和一杯藍(lán)色的水，都用卡片蓋住了杯口，將紅色水的杯子倒扣在藍(lán)色水的杯子上，并快速抽掉卡片，觀察到兩杯水融合成了綠色；將藍(lán)色水的杯子倒扣在紅色水的杯子上，并快速抽掉卡片，觀察到兩杯水沒有發(fā)生融合，上面是藍(lán)色水，下面是紅色水。

一個(gè)簡(jiǎn)短、有趣的短視頻時(shí)長(zhǎng)僅1分鐘，但可以大大提升學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)探究的欲望，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入研究性活動(dòng)。用簡(jiǎn)短的視頻讓學(xué)生產(chǎn)生疑惑，讓學(xué)生自己說一說想法，從教師講出課題轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生提出問題，放手讓學(xué)生自主思考探究，很好地引出了這一課。

（二）想象

在此階段，學(xué)生需要根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)提出設(shè)想、問題，想一想為什么。學(xué)生的想象千奇百怪。小學(xué)生的思維發(fā)散性是需要鼓勵(lì)的。教師不要急于肯定或否定學(xué)生的答案、猜想。如學(xué)生認(rèn)為水不一樣，教師就要問怎么不一樣，并引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來說話。

（三）計(jì)劃

學(xué)生根據(jù)小組設(shè)想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：藍(lán)紅色的色素、冷水、熱水、兩個(gè)燒杯和兩張卡片?？紤]到可能無法直觀地區(qū)分冷、熱水，學(xué)生就在實(shí)驗(yàn)材料中添加了藍(lán)、紅兩色的色素。不同小組可能會(huì)提出不同的添加方案，就會(huì)得出不一樣的結(jié)果。因此，在這里，教師可以給學(xué)生規(guī)定：藍(lán)色色素表示冷水，即在冷水中加入藍(lán)色色素；紅色色素表示熱水，即在熱水中加入紅色色素。這通常會(huì)得到兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：

（1）將冷水倒入燒杯中，滴入藍(lán)色色素，并加蓋卡片；

（2）將熱水倒入燒杯中，滴入紅色色素，并加蓋卡片；

（3）將藍(lán)色冷水燒杯倒扣在紅色熱水燒杯上；

（4）快速抽取卡片并觀察。

方案二：

（1）將冷水倒入燒杯中，滴入藍(lán)色色素，并加蓋卡片；

（2）將熱水倒入燒杯中，滴入紅色色素，并加蓋卡片；

（3）將紅色熱水燒杯倒扣在藍(lán)色冷水燒杯上；

（4）快速抽取卡片并觀察。

兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生可以根據(jù)自己的猜想選擇。

（四）規(guī)劃

接下來是實(shí)驗(yàn)探究過程。這個(gè)過程中的注意事項(xiàng)也需要教師提前提醒，讓學(xué)生說一說需要注意什么，如燒杯的使用、杯口要對(duì)準(zhǔn)、快速抽卡牌等，還要讓學(xué)生注意桌面的整潔，用好手邊的干抹布，以備不時(shí)之需。

學(xué)生可按照兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案，自己實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果：冷水在上、熱水在下的時(shí)候，兩者相融；熱水在上、冷水在下的時(shí)候，兩者不相融。

熱水受熱，體積膨脹，但重量沒有變化。這樣的熱水密度就變小了。熱水就好比1克的棉花，巨大一團(tuán)；冷水就好比1克的鐵塊，非常小。當(dāng)棉花放在鐵塊上，兩者不相融，棉花會(huì)輕輕浮在鐵塊上；相反，當(dāng)鐵塊放在棉花上，兩者相融，鐵塊就陷入棉花里了。雖然這樣的形容不一定嚴(yán)謹(jǐn)，但小學(xué)科學(xué)中還不涉及“密度”一詞。這也是為了給初中物理知識(shí)奠定良好的基礎(chǔ)。

（五）創(chuàng)造

那么，怎么證明水受熱密度變小是因?yàn)轶w積膨脹了呢？這就需要學(xué)生運(yùn)用自己的創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。為了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更方便，教師要一一介紹提供的實(shí)驗(yàn)素材，包括試管、冷水、酒精燈、試管夾、氣球皮、橡皮筋、放大鏡、天平、砝碼等。

學(xué)生自己想出一些實(shí)驗(yàn)方案后，教師要把學(xué)生說得最好的一部分方案結(jié)合起來，用試管代替燒杯，試管口用氣球皮和橡皮筋封住。在實(shí)驗(yàn)中如何加熱呢？學(xué)生應(yīng)利用酒精燈和試管夾。在加熱前，學(xué)生可以先用天平測(cè)量重量。加熱后，學(xué)生要觀察氣球皮是凹還是凸。最后，學(xué)生要再測(cè)量一次熱水時(shí)的重量。

教師要提醒學(xué)生一些操作的注意事項(xiàng)：本次實(shí)驗(yàn)需要注意什么呢？試管為什么要裝滿水？（防止空氣的進(jìn)入。）試管內(nèi)是否可以留有空氣？（空氣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。）加熱后的試管要擦拭干凈后再進(jìn)行測(cè)量，以免誤差。最后，學(xué)生還要注意使用酒精燈加熱的注意事項(xiàng)。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，分析和整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，就能得出本課的重點(diǎn)，即冷水加熱后，重量不變，體積變大。

（六）提升

為了提升和鞏固，教師要提出新的問題，讓學(xué)生利用本課所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)一些生活小竅門，如熱水壺中的開水不能裝太滿等。