STEAM理念下开展小学科学项目式学习的探索

在当今科技发展迅猛的时代，培养具有科学素养和创新意识的学生变得越来越重要。STEAM理念的出现为教育提供了一种全新的方法，它将科学、技术、工程、艺术和数学有机地结合在一起，促使学生在跨学科的环境中进行学习和探索。项目式学习作为STEAM理念的一种实践方式，为学生提供了更加综合和实践性的学习体验。

一、创设情境，生成项目议题

开展科学项目式学习的第一步是创设情境。创设情境是为学生提供一个与实际生活相关的背景，激发他们的兴趣和好奇心。通过这类情境，学生可以更容易地理解和应用所学知识。生成项目议题是让学生思考并提出能够解决实际问题的项目主题。这可以通过引导学生提出问题、进行讨论和研究来实现。

在小学科学教学中，“固体的热胀冷缩”是一个非常经典的话题。我们可以将一条完整的铁轨通过教具向学生演示，询问学生是否认为铁轨一直是这个长度的，有没有什么因素会让铁轨长度发生变化。然后告诉学生，今天我们要研究铁轨的长度是否会因为温度的变化而发生变化。同学们围成小组，分别举出他们日常生活中观察到的热胀冷缩现象的例子，并写下来，同学之间分享自己的例子，并互相解释这些现象背后的原理。我们利用白板示意图，解释固体的热胀冷缩现象。解释铁轨由于温度升高会发生热胀，由于温度下降会发生冷缩。并引导学生思考，这与铁轨上的缝隙有什么关系？老师使用USB数字显微镜将显微镜连接到电脑上，然后在酒精灯下放置尺子，并与加热的铁条对齐。通过显微镜将实验过程传输到计算机屏幕上，让学生从微观角度观察加热铁条的热胀现象，以便他们能够感受固体在加热过程中的尺寸变化。在此基础上我们可以提出一个项目议题：设计和制作一个模型，模拟固体的热胀冷缩现象。学生们分组进行思考，并利用材料和工具设计制作自己的模型。他们可以使用塑料、橡胶、木材等材料，并结合温度变化来展示热胀冷缩现象。最后，我们帮助学生回顾并总结所学的知识，强调热胀冷缩现象在日常生活和工程设计中的应用。

创设情境是开展科学项目式学习的第一步，通过创设情境，生成项目议题，能够激发学生的学习兴趣和动力，以及引导他们提出相关议题，可以为后续的项目实施提供有效的基础。

二、单元整合，融汇项目资源

开展科学项目式学习的第二步是单元整合。单元整合是指将不同学科的知识和技能有机地结合起来，以便学生能够全面地探索问题。通过单元整合，学生可以跨学科地学习和思考。融汇项目资源是指在教学过程中将不同学科的相关内容整合在一起，通过项目的形式利用多种资源进行综合学习。

教师可以利用不同的乐器进行示范，让学生直观地感受声音相关概念。为了可视化声音这一无形现象，可以运用STEAM创新教具。例如，可以使用泡沫制作小球，并将其放置在喇叭上。然后播放音乐，当音量增大时，泡沫小球会跳动得更高，音乐停止时，小球也会停止跳动。通过这个实验，学生可以探究声音强度与物体振动幅度之间的关系。进一步，可以将泡沫小球替换为小镜子，并将其贴在小喇叭上，使用激光笔以45°角射入。镜子会将光电反射到墙上。再次播放音乐时，光斑会随着声音的强弱而振动。声音越大，光斑的振动幅度就越大;声音越小，光斑的振动幅度就越小。通过这个演示实验，将无形的声音转化为可见形式，使实验现象具象化。此外，可以在喇叭旁边放置一个分贝仪，调节声音的大小，并观察分贝仪的数值变化。学生会发现声音越大，分贝仪的数值就越大;反之亦然。

通过STEAM教具作为单元实验纽带，将单元整合和项目资源融汇起来，能有机地联系STEAM科学项目式学习。单元整合和项目资源融汇是STEAM科学项目式学习中的重要环节，通过这两个方面的实施，可以促进学生跨学科思维和解决问题能力的发展。

三、动手实验，发展项目思维

开展科学项目式学习的第三步是动手实验，以发展学生的项目思维。动手实验是让学生亲自进行实际操作和实践的过程。通过实验，学生可以深入理解科学原理，并将理论知识应用于实际问题的解决中。动手实验还可以培养学生观察、记录、分析和解释数据的能力。

在教学《运动与摩擦力》这节内容时，我们可以先引导学生思考在地板上和地毯上推动小车运动的距离一样吗？激发同学们的好奇心，学生利用原有的知识和经验，通过分析、比较，对各种信息进行转化和组合，对问题提出假说。

通过实验探究，学生控制接触面的粗糙程度，通过问题和小组讨论，学生可以进行实验来探究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响。他们可以带动物体做匀速运动的马达、运动物体的两个平面（一个光滑面，一个粗糙面）、测力计等实验器材。通过观察弹簧测力计的读数，并记录光滑平面和粗糙平面的读数，在多次实验后进行数据分析和总结。接下来，我们引导学生展开项目思维发展。学生可以自由发挥，并提出自己的问题和假设。他们可以设计不同的实验条件来探究影响摩擦力大小因素，比如改变运动物体的重量、运动物体的速度等。通过实验和探究，学生可以理解并发现摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系，和运动物体的重量的关系。

动手实验是STEAM科学项目式学习中的重要环节，通过实际操作和实验，可以帮助学生巩固知识，培养科学思维和实践能力，同时也促进学生的团队合作和沟通能力的发展。

四、搭建平台，展示项目成果

开展科学项目式学习的最后一步是搭建平台，展示项目成果。搭建平台是为学生提供展示和交流的机会，以促进他们的合作和学习经验的分享。学生可以通过展示项目成果，展示他们的创意和解决问题的能力。这可以通过举办展览、进行口头报告或制作展示材料来实现。

在教学“设计与制作：风帆小车”这节课时，我们可以向学生介绍风帆小车的概念和原理，解释风力对运动的影响以及如何利用风力推动小车前进，然后带领学生设计制作自己的风帆小车。在设计制作过程中，我们提供给学生一些材料，如卡纸、竹签、纸杯和胶水。学生根据所学到的知识和自己的想法，设计并制作自己的风帆小车。为了进行对比实验，我们可以设计不同变量来观察它们对小车速度的影响。变量可以包括风帆的大小（如不同大小的卡纸），迎风的角度（如不同角度的竹签固定点），以及风力的大小（如利用风扇控制风力大小）。这样学生可以根据不同的变量设计多个风帆小车，并进行实验比较它们的速度。在实际制作过程中，我们可以鼓励学生合作与交流，通过互相讨论和比较不同设计的优缺点，互相借鉴与启发。同时，我们也可以提供一些指导和建议，帮助学生克服困难和解决问题。当学生完成风帆小车的制作后，我们可以开始展示环节，让学生展示他们的项目成果。他们可以向全班展示自己的设计思路和实际制作过程，并演示他们的风帆小车能够如何利用风力前进。这样不仅能够让学生分享和交流，还能够培养他们的表达和观察能力。

搭建平台以展示项目成果是STEAM科学项目式学习的最后一步，通过展示和交流，可以加深对项目的理解和认识，促进学生的表达能力和创新意识的发展。同时，学生也可以从他人的项目中获得启发和新的思维方式。

在STEAM理念的指导下开展科学项目式学习，学生获得了更深入的学科知识理解和实践技能培养。创设情境、整合资源、动手实验等过程，激发了学生的学习兴趣和独立思考能力。同时，通过数字化设备的应用，例如使用虚拟实境、编程工具等，可以进一步突出STEAM理念。同样，通过项目展示平台的搭建，学生有机会展示自己的成果，提高了自信心和表达能力。

责任编辑 龙建刚