探索《做一頂帽子》的STEAM微項目設計

◇王明光（浙江：杭州市文海實驗學校）

2017 版《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學不僅是一門基礎性、實踐性課程，而且是一門綜合性課程，需要嘗試綜合運用不同領域的知識和方法理解自然現(xiàn)象和解決實際問題。課程標準同時也建議倡導跨學科的學習方式，鼓勵教師嘗試用項目學習、問題解決為導向的課程組織方式去開展教學實踐。小學科學課的教學與STEAM 教育理念在很多方面非常契合，尤其是涉及工程與技術領域的相關內容。因此，很有必要用STEAM 理念對小學科學課的學習內容進行整合、重構、開發(fā)，并予以實施，這也有利于落實小學科學課程標準。本文將以基礎課《做一頂帽子》為例，利用STEAM 理念，將其重構為一個微項目。這種以項目形式的教學有助于提高學生的動手能力，培養(yǎng)學生的工程設計能力、解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力。以下將從教學分析、項目過程設計、項目實施過程、評價設計、實施分析等方面，探索《做一頂帽子》的STEAM 微項目。

一、教學分析

（一）學習對象分析

這一項目的學習對象是小學二年級的學生。這個年齡階段的學生有著非常強烈的好奇心和探索欲望。在本項目學習之前，他們對周圍物品的組成材料已經有了基本的認識，能夠觀察和描述常見材料的一些特點。對于微項目中的“帽子”，學生還是比較熟悉的，比如，游泳用的泳帽、建筑工人戴的安全帽、飯店里廚師戴的廚師帽、太陽下人們戴的遮陽帽等。這些豐富的生活經驗為本課學習提供了前提條件。

（二）學習內容分析

《做一頂帽子》是教科版科學二年級上冊“材料”單元的第6課。教學要求是：通過讓學生“做一頂帽子”這一活動，來加深他們對材料特點的認識。本課可將科學、數(shù)學、藝術及工程技術理念融合到教學內容中，進而實現(xiàn)STEAM的學習理念。但僅靠一節(jié)課中又很難完成全部的學習內容，因此需要對本課重新架構，將一節(jié)課開發(fā)成一個STEAM 微項目。在本項目中，我們以制作一頂帽子為任務，綜合運用科學、數(shù)學、藝術及工程技術知識對課程內容進行構造。表1是原教材與重構后的內容對比表。從表中可以看出，課時增加到3 課時，內容也有了較大的變動。

表1 《做一頂帽子》的原教材內容與重構內容對比表

（三）教學目標分析

根據課程標準及《教師教學科學用書》，結合二年級學生實際，原教材內容目標如表2所示。

表2 《做一頂帽子》原教材目標

重構后的項目目標如表3所示。

表3 《做一頂帽子》項目的教學目標

二、項目設計框架

《做一頂帽子》微項目主要圍繞3 個活動開展，分別是認識帽子、設計制作和測試改進帽子、產品展示。首先，引導學生了解不同帽子的結構、功能及其演變歷史；再選取合適的材料，制作與功能相適應的帽子。學生在活動中辨別不同材料的功能，并完成科學概念的建構?；顒右运娜诵〗M展開，既有分工也有合作。具體的學習的活動內容、環(huán)節(jié)、目標及資源與工具如表4所示。

表4 《做一頂帽子》設計框架

續(xù)表

三、項目實施過程

項目按照設計框架實施，具體環(huán)節(jié)分述如下：

（一）問題情境

STEAM 項目強調，將知識蘊含于生活情境的真實問題中，即問題情境化、情境生活化。通過創(chuàng)設真實的任務情境，引發(fā)學生的學習興趣，激發(fā)學生學習的動機，進而明確學習任務。在本項目的學習中，首先可以展示一個真實的任務情境：夏天到了，我接到了一個廠家的帽子訂單，需要向我們班大量訂購兩種帽子。一種是能防雨的帽子，一種是能遮陽的太陽帽，大小與我們頭圍差不多。材料廠家已經為我們準備好了，現(xiàn)在需要我們利用有限的材料進行制作，只有測試合格的帽子才會被廠家收購。你們愿意接受這個任務嗎？通過這個情境的創(chuàng)設，提出了本項目的任務：設計并制作兩種不同功能的帽子。

問題提出后，再出示產品評價表（表5）和設計與制作過程評價量表（表6）。將評價前置，讓學生明確本項目的要求。通過本項目的活動，不僅要根據產品評價表挑選出符合廠家標準的帽子，還要根據產品評價表和設計與制作評價表，綜合評選出本項目中的金牌工程師、銀牌工程師和銅牌工程師。

表5 產品評價表（說明：達到指標要求的在表格中打☆）

表6 設計與制作過程評價量表

（二）準備階段

出示生活中各種各樣的帽子圖片和常見的帽子實物，引導學生認識帽子的功能、結構；結合課件，引導學生了解帽子的發(fā)展演變歷程，全面認識帽子，明白帽子的結構與功能是相適應的；出示產品制作的材料和工具并認識這些材料。在STEAM 項目中，產品要考慮成本，但對于低年級學生而言，他們還沒有具體的成本核算意識，因此，采用幾種限定的材料，既可以控制成本，也能體現(xiàn)其多樣性和開放性。

（三）設計制作

教師向學生明確任務后，將準備好的材料、工具、產品評價表和設計與制作評價表分發(fā)給學生。二年級的學生在項目式學習中需要教師的幫助，在實際的活動中，可以設置如下問題：你們組選擇制作的是哪一種功能的帽子？哪些材料是可以實現(xiàn)這個功能的？這些材料怎么進行連接？根據教師的提示，以小組為單位選擇材料，用工程設計的思路在記錄單（見表7）上進行簡單繪圖。

表7 記錄單

在設計制作過程中，提醒小組根據設計與制作過程評價量表進行星級評價。教師根據評價表進行小組評價。設計圖完成后，四人小組分工合作，制作帽子。

（四）測試改進

在完成制作后，教師提供噴水壺和大燈檢測成品的功能是否符合要求。噴水壺檢測是否具有防雨的功能，大燈照射檢測是否具有遮陽的功能。在這一測試過程中，學生可能會發(fā)現(xiàn)產品設計的缺陷。當學生遇到問題時，引導學生自己發(fā)現(xiàn)問題，并針對問題、材料特點進行調整，再設計和再制作，這是一個反思迭代的過程。比如，小組選擇制作防雨的帽子，經過測試帽子被淋濕了，教師可以通過引導學生自己先觀察現(xiàn)象，再分析原因。其原因可能是選擇容易被水浸濕的普通紙張，也可能是連接處留有縫隙。然后針對具體的問題進行改進，再進行測試，直到實驗成功。在測試改進時，以產品評價表和設計與制作過程評價量表為依據，以小組協(xié)作方式完成相對應的部分。教師對測試和改進過程進行指導，并對照評價量表，對設計和制作過程進行評價。

（五）展示拓展

各小組完成作品后展示作品，并結合產品、產品評價表和設計與制作過程評價量表進行自評和說明。其他小組按產品評價表進行打分互評。根據全體學生及教師的評價結果，按照總星數(shù)多少分別評出占比為三分之一的金牌、銀牌和銅牌工程師。展示的結束不等同項目完成，教師通過引導學生回顧整個項目的過程，讓他們對該STEAM 項目進行總結。

四、評價設計

評價是教學的重要組成部分。在本項目中，將評價和教學緊密聯(lián)系起來，評價會貫穿于整個項目活動中，并借評價來引領學生的下一步活動。本項目的具體評價內容、評價工具及評價方式如表8所示?；顒又性O計了兩方面的評價，涵蓋了結果性評價和表現(xiàn)性評價。其中表5產品評價表，分別需要小組自評、小組互評和教師評價來完成，表6設計與制作過程評價量表則分別需要小組自評和教師評價來完成，并從中挑選出符合廠家要求的產品。

表8 評價的內容、工具和方式

五、實施分析

本項目的設計體現(xiàn)了STEAM 理念下的基礎課程教學改革。通過設計任務情境，明確任務需求——制作一頂防雨或遮陽的帽子。為了完成任務，學生必須對真實的帽子結構有一個清晰的認識，在引導學生觀察不同的帽子和了解帽子發(fā)展歷史的同時，抽象出帽子的主要結構，為學生創(chuàng)新設計和美化帽子奠定了基礎。學生通過學習制作帽子的過程，了解一些材料的特征，以及不同結構對應的不同功能，并為后面選擇與功能相適應的材料鋪墊。這也是這節(jié)課科學性概念的重點。

認識了帽子后，學生根據需求選擇合適的材料，通過分組集體討論和交流，設計出帽子的簡圖。由于二年級學生設計能力比較弱，需要教師的指導，同時，對他們提出的要求也不能太高。在指導過程中，鼓勵學生創(chuàng)新設計，充分展示個性。

工程設計在STEAM 項目中是一個非常重要的環(huán)節(jié)，而且產品的制作也是基于設計工作的。在實施過程中，發(fā)現(xiàn)部分小組設計與制作是分離的，在制作中甚至忘記了自己的任務。因此，在制作過程中，教師要不斷提醒學生結合評價表并按設計圖來完成帽子的制作。

本項目在提出任務的同時，也給出兩個評價表，即產品評價表和設計與制作過程評價量表。根據這些評價表的評價指標，學生在整個項目的實施過程中，能夠更加明確目標。同時，也可以根據評價表，有針對性地對自己的作品進行改進。這就能夠保證制作的作品符合要求，制作產品的過程也能符合工程設計的流程。

本項目的評價體現(xiàn)了設計與制作的過程性評價和產品功能性評價相結合的思想。評價主體有教師、本小組成員、其他小組成員，由以往的教師評價轉變?yōu)樽寣W生參與評價。評價的標準也由單一的功能評價發(fā)展為多元評價，在判斷產品是否符合防雨或遮陽基本要求的同時，加入了美術藝術等評價標準。