人文引領的《設計自扶正小船》A-STEM課程

〔摘" "要〕" 本文以教科版科學五年級下冊《設計自扶正小船》課程為案例，探討了A-STEM課程理念在小學科學教學中的應用。A-STEM課程通過引入真實問題、強調(diào)理解科學原理、運用跨學科教學和開放式課程結構，能夠有效地提高學生的科學思維和實踐能力。課程通過制作自扶正小船，激發(fā)了學生的探究動力，幫助他們理解重心與穩(wěn)定性等科學原理，并通過實際操作和設計迭代提升了他們的批判性思維和工程設計思維能力。

〔關鍵詞〕" 小學科學；A-STEM課程；核心素養(yǎng)；跨學科；人文引領；工程設計

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）20" " 0091-03

2022年版新課標提出，應該從真實問題出發(fā)，以培養(yǎng)學生解決真實問題的能力、創(chuàng)新性思維及批判性思維為目標而設計課程。課程應重視科學與人文的結合、求善求美教育與求真教育的結合，培養(yǎng)學生基本的科學精神和熱愛科學的品質(zhì)。然而，現(xiàn)在的小學科學教學依舊停留在注重知識傳授的階段，忽視了對學生科學思維和實踐操作能力的培養(yǎng)。

A-STEM課程是一種以人文引領的跨學科學習方式，強調(diào)學生的主動參與和實踐操作，能夠有效地促進學生科學核心素養(yǎng)的形成。本文以教科版科學五年級下冊第二單元“設計我們的小船”為基礎的改編課程《設計自扶正小船》為案例，探討A-STEM課程理念在小學科學教學中的應用。

一、基于真實問題引入，激發(fā)學生探究興趣

A-STEM課程強調(diào)將學習與真實情境和實際問題緊密結合，真實問題為學生提供了具體的學習背景，使他們能夠?qū)⑺鶎W知識和技能應用于現(xiàn)實生活中。這種學習方式不僅能激發(fā)學生的興趣，還能增強他們的探究動力，因為他們能看到自己的探索具有實際意義和價值。

本課的引入是播放海浪中的郵輪在劇烈風浪中始終保持正立、不傾翻的視頻，由此提出本課的核心問題——為什么視頻中的船在如此大的風浪中能夠保持穩(wěn)定，不容易翻？這些船在設計上有什么特點？我們又該如何設計一艘自扶正的小船？這樣的真實情境立刻引起了學生的興趣，促使他們積極思考并討論。

在這個過程中，大部分學生都會猜測：“可能因為這些船是空心的?！边@類猜想反映了這部分學生基于以往知識進行推理的能力。教師進一步提問：“空心的船就不容易翻嗎？再仔細觀察一下這些船在海面上的運動，有什么發(fā)現(xiàn)？”在這樣的引導下，學生很容易發(fā)現(xiàn)：“船在風浪中雖然左右搖擺，但總能保持不翻，感覺有點像不倒翁?！?/p>

通過進一步觀察，學生提出了自扶正小船可能與不倒翁類似的想法。這是基于他們對不倒翁的經(jīng)驗而得出的猜想，屬于前概念或底層概念。這時，教師適時引導學生深入思考：“為什么不倒翁可以不倒？它的結構有什么特別之處？”借助這一問題，學生進一步分析并解釋不倒翁的設計特點：“不倒翁底部大而重，頂部輕且小?！边@種結構讓它在傾斜時可以自動恢復直立。

這種啟發(fā)式的引導不僅幫助學生明確了自扶正船只的原理，還促使他們將注意力集中在船只與不倒翁結構的對比上，進而思考船只的設計特點。這為后續(xù)的設計實驗提供了理論依據(jù)，并搭建了學生的思維腳手架。

通過這樣的真實問題引入，學生在分析、觀察與推理的過程中，將知識與實際問題結合，逐漸形成自己的理解。這種教學方法不僅體現(xiàn)了A-STEM課程中“以學生為中心”的理念，也培養(yǎng)了學生的批判性思維和問題解決能力。在真實問題的背景下，學生能夠通過主動探索和驗證，逐步將猜想轉(zhuǎn)化為知識，最終應用于實踐。

二、引導理解科學原理，幫助學生形成科學觀念

在日常教學中，讓學生理解科學原理是培養(yǎng)學生科學觀念的重要途徑。學生通過小組討論、親自動手參與實驗和實踐活動，能夠激發(fā)好奇心與探索欲望。這種深度理解科學原理的過程，為學生在生活中應用科學知識解決實際問題提供了堅實的基礎。

在本課中，學生通過生活經(jīng)驗能夠輕松發(fā)現(xiàn)，自扶正小船的穩(wěn)定性與不倒翁的不倒現(xiàn)象有相似之處。然而，學生往往只能停留在現(xiàn)象層面，并未深入理解不倒翁為何能夠保持不倒的科學原理。因此，教師需要通過有效的實踐與討論，讓學生逐步掌握這一現(xiàn)象背后的科學原理。

在課堂上，教師引導學生分析不倒翁的結構：“不倒翁的底部為什么特別大？拆開后會發(fā)現(xiàn)里面有什么？”學生在觀察和討論中發(fā)現(xiàn)，不倒翁底部有一個沉重的鐵塊，這使其重心位于底部，從而能夠在傾斜后迅速恢復直立。這一結構設計使學生明白了重心越低、物體越穩(wěn)定的原理。

教師進一步提問，引發(fā)學生深入思考：“生活中還有哪些物體屬于類似設計的？為什么這樣設計？”學生通過討論列舉了手機信號塔、商店門口的太陽傘等例子，發(fā)現(xiàn)這些物體都具有相似的特點，即底部較重、重心較低。由此，學生得出一個關鍵結論：重心低有助于提高物體的穩(wěn)定性。這一科學原理在現(xiàn)實生活中的廣泛應用，為學生理解不倒翁的穩(wěn)定性提供了有力的支撐。教師繼續(xù)引導學生思考自扶正小船的設計是否也遵循了這一原理。學生通過推理，猜測船只的自扶正能力也可能源自重心的設計特點。

通過對科學概念的深入討論，學生逐步掌握了重心與穩(wěn)定性的關系等概念，知道重心低，物體的穩(wěn)定性更強。這種層層遞進的引導與討論，幫助學生從現(xiàn)象到原理，逐步深化了對科學概念的理解，有效提升了邏輯思維能力。

三、貫徹跨學科教學理念，提升學生實踐能力

跨學科整合是A-STEM課程理念的核心之一?？鐚W科教學模式主要包括主題教學、項目式教學和問題解決教學等類型。主題教學通過圍繞一個中心主題組織不同學科的知識，幫助學生在多個視角下理解主題內(nèi)容。這種學習方式為小學生提供了全面且深入的學習體驗，不僅促進了他們對知識的整合，還增強了其對復雜概念的理解能力，激發(fā)了學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。

在本案例中，教師通過以“制作自扶正小船”作為最終目標，組織學生進行集體討論和實驗探究，鼓勵他們動手實踐。在設計制作的過程中，學生會意識到，物體的形狀、大小都會影響重心，而船的設計不僅要考慮重心問題，還需要分析船的形狀對運動的影響，從而促使學生學會在設計中權衡多種因素，而不僅僅專注于單一方面。這種權衡各方面限制的能力，是跨學科探究中的關鍵。

跨學科教學的優(yōu)勢在于能夠強化學生解決實際問題的能力，鼓勵他們將不同學科的理論知識應用于解決現(xiàn)實的問題中。這種整合不同學科的學習方式，可以提高學生的解決問題和創(chuàng)新能力。

四、開放的課程結構，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維

A-STEM課程理念倡導開放性的課程結構和提問方式，鼓勵學生自主探究和發(fā)現(xiàn)問題，注重學生探究學習方式和科學思維的培養(yǎng)。通過設計靈活的課程框架并留有充分的空間，讓學生自行發(fā)現(xiàn)和解決問題，能幫助學生掌握知識和技能，有效培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

在教學中，開放的提問方式能引導學生從多個角度看待問題，并提出獨特的解決方案，從而促進批判性思維的發(fā)展。例如，教師在討論“用什么材料制作小船”時，學生提出了不同的方案：有的認為木板容易漂浮，但不易加工；而泡沫板既易于加工又便宜。這種討論促使學生在選擇材料時不僅考慮單一因素，還要權衡實際操作的可行性。這種開放式討論培養(yǎng)了學生從多個角度分析問題的能力。又如，教師進一步引導學生思考如何改變小船的重心以確保其穩(wěn)定性時，學生提出了不同方案，如“上面輕下面重”或“在底部加螺母或鐵釘”，展示了他們在實際探究中對重心與穩(wěn)定性的理解。這種開放性的提問不僅拓展了學生的思維廣度，還讓他們學會在設計中通過不斷調(diào)整以解決實際問題。

然而，開放性的課程雖然給予學生更大的自主權和選擇權，但也可能導致學生的探究方向不明確，思路走偏。因此，在實施開放式課程時，教師需采取一系列策略，確保學生的探究活動有序、有效。

第一，要明確學習目標。課程開始時，教師需與學生分享明確的學習目標和期望。例如，本節(jié)課一開始，教師就清晰地提出了探究的目標——理解小船不翻的原因，并親自動手制作一艘自扶正小船。這一目標為學生的探究活動提供了清晰的方向和框架。

第二，教師需提供適當?shù)囊龑Ш椭С?。在學生自主探究的過程中，定期檢查他們的進展，并給予及時的反饋和指導，能夠有效防止他們的思路偏離課程目標。

第三，及時調(diào)整探究方向。在開放性課程中，教師應鼓勵學生定期反思探究的過程和結果，確保他們的活動和思路始終與最初的目標保持一致。

五、注重理論與實踐結合，發(fā)展學生的工程設計思維

在小學科學教育中，將理論與實踐相結合，是培養(yǎng)學生工程設計思維的關鍵途徑之一。知識的學習和運用是兩個不同的循序漸進的階段，只是單方面地進行理論知識的學習并不能讓學生理解和記憶所學知識，知識的獲取是學習中最重要的一個階段，但要結合知識的運用才能更好地了解和掌握知識。

在本課中，教師通過組織小組討論，帶領學生理解降低重心與物體穩(wěn)定性的關系。讓學生初步設計自扶正小船，讓他們開始思考船只如何保持穩(wěn)定并自動扶正。課程最后，讓學生親自動手制作小船，并通過實驗測試自扶正功能，不斷進行迭代和改進。在這一過程中，學生不僅需要設計小船的形狀、選擇合適的材料，還要仔細考慮如何確保船只在傾斜時能夠自動恢復到正常狀態(tài)。在實際操作中，學生遇到了各種各樣的挑戰(zhàn)，例如如何避免小船沉沒，或者如何讓小船在傾斜后能夠迅速扶正。

在自扶正小船的設計與制作過程中，學生學會了如何明確設計目標、分析問題并找到解決方案。每個改進的過程都強化了他們的工程設計思維，提升了他們在科學探究中的實踐能力。整個設計迭代過程，幫助學生將理論知識與實踐操作結合起來。在每次失敗后，學生通過分析原因、反思并提出改進方案，逐步完善了設計。這種過程不僅增強了學生的動手能力，還有效培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新和批判性思維。這種理論結合實踐的學習方式，使學生能夠通過動手操作，深刻理解科學原理并將其應用于現(xiàn)實問題的解決中，不僅激發(fā)了其學習興趣，也為他們未來的學習打下了堅實的基礎。

六、強調(diào)人文引領，培養(yǎng)學生的態(tài)度責任

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》指出：核心素養(yǎng)以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。在A-STEM課程中，人文引領的教學策略對于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和社會責任感具有重要意義。在平時的教學中，除了傳授知識，培養(yǎng)學生的態(tài)度責任同樣至關重要。人文引領作為一種新的教育理念，注重引導學生關注人類文化、價值和精神，這對塑造學生的科學態(tài)度和社會責任具有獨特意義。人文引領的探究實踐是促進學生態(tài)度責任形成的有效途徑。通過激發(fā)興趣、樹立榜樣、實踐活動、自主學習、強調(diào)社會責任以及建立評價機制等多方面的努力，可以幫助學生逐漸形成正確的科學態(tài)度和社會責任感。

在本課的引入中，教師強調(diào)自扶正小船在現(xiàn)實生活中應用的重要性以及必要性，為接下來的探究埋下了一顆社會責任的種子，讓學生知道自己的探究是有意義的。在這種潛移默化中，培養(yǎng)學生的社會責任。

七、結語

在實際的實施過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)A-STEM的課程設計理念對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、批判性思維以及解決實際問題能力具有重要作用。然而，這種課程模式也面臨著資源需求增加、課程設計難度加大、評估和評價體系需要創(chuàng)新以及時間管理的復雜性等挑戰(zhàn)。為了充分發(fā)揮A-STEM課程的優(yōu)勢，需要教育者、學校和政策制定者共同努力，應對這些挑戰(zhàn)，以確保學生能夠在這種多學科融合的學習環(huán)境中獲得最佳的教育體驗。

參考文獻

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