“五化并施”生成“制作樂器”STEM課堂

◇劉 婷（湖北：武漢市光谷第三小學）

在STEM 課堂中，教師應重視學生表現(xiàn)、學情反饋，關注學生在項目活動中的每個細節(jié)。所謂教學相長，只有站在學生的視角去審視和思考我們的教學策略及方法，不斷優(yōu)化設計，優(yōu)化課堂，才能真正讓學生在有限的課堂中發(fā)展思維能力，提升綜合素養(yǎng)。本文以人教·鄂教版小學《科學》四年級上冊第六單元“制作樂器”為例，立足學生，優(yōu)化教具，主要探討STEM 案例實施過程中一些做法及思考，希望能為STEM教學的研究打開一個新的視角。

在STEM 項目式學習單元，我們需要從學生的生活出發(fā)，采取任務驅(qū)動或項目的模式，基于一定的生活情境提出一個任務或項目，然后讓學生通過設計、制作、測試、展示和改進等一系列環(huán)節(jié)，完成任務或項目。這些過程，有助于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維。

“制作樂器”是人教·鄂教版小學科學四年級上冊第六單元內(nèi)容。教材中本單元內(nèi)容分為《認識與設計樂器》以及《制作與演奏》兩課。本單元的教學，經(jīng)歷了一個完整的工程設計實踐活動。在活動中，學生認識、設計、制作并不斷測試、改進樂器，然后運用樂器進行簡單演奏，從而使學生懂得樂器的發(fā)聲不僅與發(fā)聲原理有關，還與使用材料的材質(zhì)、制作工藝等因素有關，明白工程設計與制造是一個不斷測試，不斷改進的過程。根據(jù)以上教學內(nèi)容以及學生實際學習情況，我們制定了STEM 四維教學目標：S（科學），能夠明確物體發(fā)聲的方式，知道影響打擊樂、弦樂和管樂三類樂器音調(diào)的因素；T（技術），能夠根據(jù)設計圖紙，挑選材料，動手制作樂器；E（工程），能夠在不斷地測試和改進過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題；M（數(shù)學），能夠?qū)χ谱鳂菲魉璧某杀具M行計算、統(tǒng)計。本課的教學重點為：認識、設計、制作并不斷測試改進樂器。教學難點為：明確物體發(fā)聲的方式，知道樂器產(chǎn)生不同音調(diào)的原理。

在教材內(nèi)容實際實施過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題。如，項目活動材料不具備普適性，工程項目設計活動不夠真實，課時分配不合理等，從而導致學生知識積淀不足，學習活動效率較低，使得他們無法真正像工程師一樣體驗工程項目設計活動?；谡n堂上學生反饋的問題，為更好地實現(xiàn)教學目標、突破重難點，我們不斷改進、嘗試、再改進、再優(yōu)化。由此，對STEM 課堂的實施有了以下幾點思考。

一、情境導入真實化，激發(fā)學生自主意識

良好的開端是成功的一半。在STEM 課堂的開始，教師需要有意識地創(chuàng)設一種真實有效的情境，使學生成為課堂學習的自覺主體，讓學生置身于情境之中，由內(nèi)而外地主動探索和學習。

試教初期，我們以學校要舉辦文藝演出，請學生自制樂器為情境進入任務，學生代入感不強，并對此環(huán)節(jié)提出了質(zhì)疑：“為什么不直接買樂器，卻要自己制作樂器呢？”那么，如何才能真實還原制作樂器的場景呢？為此，我們將此環(huán)節(jié)調(diào)整為以“母親節(jié)要到了，請學生自制樂器，為媽媽演奏歌曲《親親我》”這樣貼近生活的情境進入任務，使得整個任務變得更加融洽，還原了知識的真實性、生動性和有效性。另外，我們請來了母親節(jié)的主角——媽媽們一起加入了課堂，使得整體課堂氛圍變得更加輕松且溫馨，學生項目活動興趣更加濃厚，學習主動性與持續(xù)性更強。

二、前置量表標準化，幫助學生明晰問題

前置量化評價表在STEM 課堂中至關重要。任務開始前，出示并引導學生具體分析前置量化評價表，有助于學生明晰問題并主動建立自我規(guī)范。

前置量表能夠有效引導學生在任務開始前具體分析該項目需要解決的問題，明確項目各項標準，從而在后續(xù)任務中自發(fā)地按要求實施，以達到目標效果。同時，前置量表也可幫助學生建立規(guī)范的評價標準，在自評及他評環(huán)節(jié)中，他們會自發(fā)地按照該標準對自己以及其他小組的作品進行有依據(jù)的評價（如表1）。

表1 《制作樂器》產(chǎn)品達成度量表

三、探究材料普適化，提高學生活動效果

學生在明確了具體需要解決的問題后，他們的思維也隨之開始活躍起來了，此時教師需要在有限的條件下為學生準備合適的探究材料，豐富學生的感性認識，提升探究活動效果。在“制作樂器”項目活動中，我們對課本上所提供的一些教具進行了優(yōu)化，有意識地選擇或自制了一些更具普適性的活動材料，在試教過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生學習效果有了明顯的提升。

在實際教學工作中，我們發(fā)現(xiàn)教材中提供的活動材料在實際課堂中較難獲得，實施難度大（如圖1）。為讓學生在課堂上能夠真實體驗各類樂器，具體分析影響音調(diào)變化的因素，我們選擇了更具普適性的一些簡單樂器——尤克里里、鳥笛以及自制的打擊樂器（如圖2）。尤克里里這種弦樂器操作簡單并且在校園內(nèi)較為普及，更適用于我們的課堂；鳥笛以及自制的打擊樂器效果明顯，學生體驗感較佳，有利于學生探究管樂器以及打擊樂器的發(fā)聲原理。

圖1 教材中提供的材料

圖2 我們選擇的簡單樂器

另外，在制作樂器時，我們發(fā)現(xiàn)學生利用紙盒制作弦樂器失敗率較高，他們基本無法固定好琴弦的弦柱，使得琴弦難以拉緊，樂器無法發(fā)出聲音。為解決此問題，我們?yōu)閷W生提供了弦樂器制作專用木板材料（木板上打上了若干個并列小孔），并為學生提供了可以固定琴弦的螺釘和螺母等相關工具材料（如圖3、圖4）。

圖3 弦樂器制作專用木板材料

圖4 蝶釘螺母等相關工具材料

此部分設計原理類似于教科版小學《科學》電路連接中固定導線和燈座的方法，這樣設計也方便學生調(diào)整琴弦的長短、粗細以及松緊程度，為學生的制作減少了障礙，從而在一定程度上提高了學生制作弦樂器的成功率。

四、工程項目設計活動真實化，注重學生真實體驗

在STEM 課堂中，我們需要讓學生體驗真實的工程設計活動，像科學家一樣做探究，像工程師一樣做設計，跨界實踐，激發(fā)創(chuàng)新。

為促進學生知識內(nèi)化，讓他們真正體驗完整的工程項目活動，我們將“制作樂器”一課分為四個課時：即認識樂器、設計樂器、制作樂器、改進與演奏樂器。并且考慮到學生實際學習情況，為了讓學生有充分的知識積淀、充足的制作時間，我們將第一課時——認識樂器以及第三課時——制作樂器的時長均延長為60 分鐘，以提升項目整體效果。

為讓學生能夠知道可選的制作材料種類及成本，讓他們體驗更加真實的工程項目設計活動，我們增加了材料挑選和計算成本環(huán)節(jié)。在設計樂器時，我們提供的原始材料單，是為了給學生參考，但在實施時，學生會自發(fā)地對材料進行勾畫和成本計算?；趯W生反饋，最終我們將這一環(huán)節(jié)設計為學生先將需要用到的材料標出數(shù)量，進行成本預估，待樂器制作完成后再最終統(tǒng)計真實成本。這樣，方便學生操作，對比清晰，也更符合真實的工程項目設計活動的特點，讓學生能夠知道預算和實際成本會存在一定差異，并在材料和成本等限制條件下，設計出最佳解決方案，同時也鍛煉了學生的跨學科思維。令人驚喜的是，在設計樂器的過程中，學生用他們的奇思妙想創(chuàng)造了既能吹又能敲擊的兩用樂器。這其實就是科學發(fā)明的源頭。

真實的項目設計活動有助于喚醒學生在STEM 課堂中的主體地位。只有在項目實施過程中，他們才能真正融入其中，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、循環(huán)往復，對自己的作品進行創(chuàng)造性的改進及優(yōu)化，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維以及解決問題的能力。

五、評價方式多元化，促進學生素養(yǎng)提升

在評價環(huán)節(jié)中，自評和他評相結(jié)合，學生可在其他小組測試演奏樂曲時進行公正評價，并根據(jù)前置量化評價表相關標準提供有效的評價依據(jù)。這樣，不僅可以提高學生元認知能力，還可促進學生藝術修養(yǎng)的提升以及正確的社會價值觀的形成。

同時，學生在評價環(huán)節(jié)能夠認識到自己的作品所存在的問題，并進行一次次有針對性的改進。學生在不斷地測試改進過程中，他們能夠不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從制作樂器失敗到成功制作能發(fā)出四種音調(diào)的樂器，甚至有的小組最后成功制作了能發(fā)出六種音調(diào)的樂器，演奏效果也十分不錯。

STEM 課堂具有開放性、實效性，是動態(tài)的、鮮活的。我們教師應做一個引導者，通過問題的提出以及由淺入深的環(huán)節(jié)設置，逐步引導學生去解決問題、發(fā)現(xiàn)問題、再次解決問題，并隨時關注學生、關注細節(jié)，從學生的視角出發(fā)去改進教學，找到最貼合學生實際學情的教學策略及方法，助力學生思維以及綜合能力的發(fā)展。真實化、標準化、普適化、真實化、多元化，“五化并施”，在一次次的嘗試、改進過程中，我們相信，在STEM 探索路上視野也定將越來越開闊！■