“快遞雞蛋”STEM教學(xué)設(shè)計

徐星夢

〔摘? ? 要〕? STEM教育是當(dāng)下熱門的教育方式，我國推進(jìn)STEM教育也有多年。但就我國現(xiàn)在的科學(xué)教育而言，STEM教育并沒有落實到每一個孩子的課堂上，甚至好多科學(xué)教師還沒有厘清如何有效開展STEM教育于課堂教學(xué)中。本文作者結(jié)合自身教育教學(xué)經(jīng)歷，結(jié)合STEM教育理論總結(jié)出一些教師設(shè)計STEM教學(xué)時的注意事項，供大家參考借享。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；STEM教學(xué)；設(shè)計

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 12-0064-03

一、STEM教育簡介及其特征

STEM教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱?，F(xiàn)代教育的核心理念是將“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”，根本任務(wù)在于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力，使學(xué)生變成一個高效的、獨(dú)立的學(xué)習(xí)者。這與STEM教育的理念是相契合的。

從STEM教育的培養(yǎng)目標(biāo)可以看出，在進(jìn)行STEM教育時，它所包括的四門學(xué)科的教學(xué)必須是緊密相連的，且以整合的教學(xué)方式來培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用知識解決問題的能力。因此，STEM教育理念的課程會有以下幾點核心特征：跨學(xué)科性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在本文中，筆者融合這四個特征于STEM教學(xué)案例中與各位同人共鑒。

二、基于STEM教育的教學(xué)設(shè)計探究

在?STEM?教育理念的指導(dǎo)下，無錫市育英實驗小學(xué)的科學(xué)教師每月都會開STEM教育教學(xué)推進(jìn)會，結(jié)合自身的教育實踐，從教材的角度出發(fā)，聯(lián)系生活實際，在每學(xué)期初設(shè)定一個STEM教育主題，圍繞該主題設(shè)計教學(xué)案例進(jìn)行STEM分步教學(xué)。在討論中進(jìn)行思維碰撞，在實踐中收獲經(jīng)驗的碩果，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的教育理念，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科的融合、對知識的實際應(yīng)用和分組交流合作。以問題為向?qū)?，解決生活中、工程中存在的問題。在教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)對生活和工程中的細(xì)節(jié)提出問題，運(yùn)用各種思維方式設(shè)計實驗去搜集證據(jù)，并提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題的能力，以培養(yǎng)具有?STEM?素養(yǎng)的學(xué)生。以“快遞雞蛋”STEM教學(xué)設(shè)計為例，我們從生活中定義問題，在工程中進(jìn)行設(shè)計，在技術(shù)上解決問題，在生活中學(xué)以致用。

三、“快遞雞蛋”STEM教學(xué)設(shè)計

（一）問題引入：創(chuàng)設(shè)真實情境，鍛煉學(xué)生科學(xué)思維

在開課前期準(zhǔn)備期間，正值電商平臺“購物節(jié)”活動，這個課程內(nèi)容與“快遞”是緊密相關(guān)的。于是，教師提出設(shè)計需求；在前幾天的“雙11購物節(jié)”活動中淘寶商家“張師傅農(nóng)副產(chǎn)品店”的張師傅發(fā)現(xiàn)，他家的生雞蛋在快遞公司的運(yùn)輸過程中，好多的雞蛋都破了，嚴(yán)重影響到買家的滿意度。請同學(xué)們幫他設(shè)計一個有效、簡單、實惠的包裝方式，讓他們的產(chǎn)品更完善。

本課程是針對四年級的學(xué)生，在設(shè)計教學(xué)情境時，有老師會提出是否可以給孩子們創(chuàng)設(shè)一個有趣的卡通動畫導(dǎo)入，以增加趣味性。筆者思考后指出：這是不符合我們STEM教育最終是用于解決工程實際問題的目的的。在本案例中教師從生活角度提出需求，讓學(xué)生根據(jù)需求定義他們要解決的問題。體現(xiàn)了?STEM?教育具有情境性的特征，更有利于學(xué)生理解，探究也更具有目的性。接下來老師的追問亦是如此。

老師：在這個問題中，張師傅要求我們設(shè)計一個什么樣的包裝？

學(xué)生：有效，簡單，實惠。

老師：什么是有效？

學(xué)生：就是雞蛋完好無損。

老師：為什么要簡單？

學(xué)生：因為包裝時間不能太長，每天要賣好多雞蛋。

老師：什么叫實惠？

學(xué)生：就是不能太貴，不然會增加成本。

學(xué)習(xí)指導(dǎo)是一種特殊的教學(xué)活動，其目的是使學(xué)生愿意學(xué)習(xí)、樂于學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展、全面發(fā)展。

老師的三連問將學(xué)生定義的問題進(jìn)行了拆解，讓問題的指向更清晰了。學(xué)生對自己要解決的問題、要設(shè)計的產(chǎn)品要求有了明確的認(rèn)識。這也是將課本與生活拉近了距離。在發(fā)現(xiàn)問題這一環(huán)節(jié)上，鍛煉學(xué)生的應(yīng)用思維、科學(xué)精神，讓學(xué)生在生活中也帶有探索發(fā)現(xiàn)的意識。

（二）設(shè)計與再設(shè)計：合作建立模型，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力

教師提問：你們覺得在進(jìn)行包裝時可能會用到哪些材料？

學(xué)生舉例生活中可用來進(jìn)行包裝的材料。

此時，教師增加問題難度：為了更有效地解決張師傅的問題，大家設(shè)計的包裝要能夠保護(hù)至少兩枚雞蛋。

教師將學(xué)生列舉的緩沖材料進(jìn)行合適的定價（如下圖），展示。告知學(xué)生每人只有15分是用于采購的，多花1元，分值減1分。請學(xué)生在預(yù)算合理的情況下設(shè)計一個包裝方案，以繪圖的方式記錄下來。

學(xué)生上臺將自己的設(shè)計與大家進(jìn)行講解與展示。

在這個過程中學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，有的小組想法比較保守，會用很多厚海綿進(jìn)行包裝，看似堅固但價格昂貴；有些同學(xué)比較大膽，他們都會選擇價格最便宜的報紙進(jìn)行包裝，看似簡單但是包裝得結(jié)實也未必會出現(xiàn)問題……此外，在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生進(jìn)行成本的核算與包裝的牢固性進(jìn)行權(quán)衡，也是STEM教育跨學(xué)科性的重要體現(xiàn)。

老師提問：聽完大家的匯報后，大家肯定又有了更好的點子，你們可以將設(shè)計圖進(jìn)行修改。

在這一步驟中，教師由扶到放，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生根據(jù)需求自己主動進(jìn)行設(shè)計。分享與應(yīng)用，每個小組的想法可能不一致，因此設(shè)計的實驗也不相同，讓小組進(jìn)行展示和交流分享，能夠讓學(xué)生理解解決相同問題的不同實現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別。設(shè)計之后并不是馬上進(jìn)行制作而是通過“頭腦風(fēng)暴”的形式讓學(xué)生的思維更加嚴(yán)謹(jǐn)起來，進(jìn)行完善方案，這樣的設(shè)計才是有價值的，才能更有效地解決問題。讓學(xué)生體會到設(shè)計的樂趣、傾聽的意義。

（三）解決問題：模擬真實情境，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力

教師請學(xué)生按照自己的設(shè)計進(jìn)行制作，在制作的過程中一定注意：制作時如果用到剪刀，一定要注意安全。

當(dāng)每一組的包裝制作完成后，老師提出對作品的外觀先進(jìn)行評分，因為在工程設(shè)計類項目中，特別講究按圖制作，你們在制作時有沒有考慮到這一點呢？

根據(jù)黑板上的設(shè)計圖，詢問：第一組，你們制作時，有沒有修改的地方？哪里修改了？一共修改了幾處？

這個環(huán)節(jié)教師很容易忽略，對于是否按圖制作其實在工程設(shè)計領(lǐng)域是尤為重要的。學(xué)生的設(shè)計是經(jīng)過深思熟慮的，所以在制作中如果出現(xiàn)了修改就一定要讓學(xué)生說明修改的原因和目的，這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎?，在今后的學(xué)習(xí)中有重要的意義。

教師提出：現(xiàn)在我們按圖制作分已經(jīng)評好了，大家的小蛋兵也已經(jīng)整裝待發(fā)了，它們是否可以經(jīng)受住考驗，到達(dá)勝利的彼岸呢？你們想知道嗎？為了保證公平公正，老師設(shè)計了這樣的測試方法。1.檢測員將快遞盒（非自己組）放到指定高度，輕輕放手，使快遞盒自由下落；2.小助手撿起快遞盒，再次交給檢測員進(jìn)行第二次檢測。一共檢測5次。

教師：為什么老師要把指定高度定得這么高呢？還要測試5次？

學(xué)生：是為了模擬真實的情況，快遞就是會被這樣拋來拋去的。

學(xué)生拆快遞盒，教師將雞蛋貼黑板上，完成評分表如下圖。

在測試環(huán)節(jié)中，教師利用教室環(huán)境，充分模擬“快遞雞蛋”在運(yùn)輸過程中可能會出現(xiàn)的各種情況。設(shè)置3米高度，拋扔5次，都是為了能更好地模擬真實情境。學(xué)生在進(jìn)行測試時也在擔(dān)心自己的作品是否能經(jīng)受住這樣的考驗……這些都會讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更接近生活，在之后的改進(jìn)過程中會更有目的性，同時大大提高了學(xué)生解決實際問題的能力。

（四）分享與應(yīng)用：組織交流總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生反思能力。

教師提出：現(xiàn)在，你們已經(jīng)看到設(shè)計成功與否了，不管是成功還是失敗，收貨經(jīng)驗對我們來說才是更重要的。請同學(xué)們先小組交流，互相說一說你們?yōu)槭裁闯晒蛘邽槭裁词?，怎樣進(jìn)行改進(jìn)。

學(xué)生經(jīng)過拆解、分析，發(fā)現(xiàn)：有的小組雞蛋一個碎了一個沒碎，可能是因為沒有將兩枚雞蛋進(jìn)行均勻的包裹，所以保護(hù)不徹底；有的小組兩個雞蛋都碎了，分析可能是因為兩枚雞蛋沒有完全分開、包裹得不夠緊實，雞蛋也沒有固定在盒子里，來回晃動……

老師：那成功的小組是不是就不要改進(jìn)了？

學(xué)生：我們還要盡量將成本降低，提高產(chǎn)品的性價比，實現(xiàn)方案的最優(yōu)化。

在這個環(huán)節(jié)中由小組分析實驗所得的數(shù)據(jù)，并通過小組交流得出結(jié)論，能夠體現(xiàn)STEM教育的體驗協(xié)作性的特征，便于不同學(xué)生的思維相互交換分享，以提高小組的學(xué)習(xí)效率和效果；讓小組進(jìn)行展示和交流分享，能夠讓學(xué)生理解解決相同問題的不同實現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別，并最后通過教師的總結(jié)，改進(jìn)實驗，最后應(yīng)用到工程實際中去。在設(shè)計整個活動的過程中無不體現(xiàn)課程的趣味性特征。

四、結(jié)束語

在進(jìn)行STEM教學(xué)設(shè)計時，教師要充分體現(xiàn)STEM教育的學(xué)科融合性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在提出問題環(huán)節(jié)，要盡量給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實情境，以鍛煉學(xué)生應(yīng)用思維；在設(shè)計與再設(shè)計環(huán)節(jié)，要讓學(xué)生通過合作建立模型，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力；在解決問題環(huán)節(jié)，要為學(xué)生模擬真實測試情境，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力；在分享與應(yīng)用環(huán)節(jié)，要組織交流總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生反思能力。當(dāng)然在設(shè)計STEM教學(xué)時還有很多我們需要注意的地方，在今后的教學(xué)中，筆者還會繼續(xù)鉆研學(xué)習(xí)，希望能為我國STEM教育增加一份助力。

參考文獻(xiàn)

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