基于STEM行动计划的小学科学教学尝试
[基金项目]本论文为吉林省教育科学“十三五”规划2018年度立项课题《小学STEM课程体系构建研究》成果，课题立项编号：GH180676。
[作者简介] 曹秀菊(1971-)，女，副教授，从事科学教育课程与教学研究。李阳(1985-)，女，小教高级，从事小学科学教学实践。
中文摘要：“中国 STEM 教育 2029 创新行动计划”（以下简称“行动计划”）为小学科学教学呈现出新的设计思路，本文以《我们来造意面框架桥》STEM活动为例，积极探索以小学科学为主的多学科融合教学模式的实践与发展，旨在促进学生关于STEM教育所涵盖的多学科学习经验和能力的发展，逐步实现“行动计划”的目标与要求。
关键词：STEM行动计划；小学科学；拓展活动课
“中国 STEM 教育 2029 创新行动计划”为小学科学教学呈现出新的设计思路，促进了以小学科学为主的多学科融合教学模式的实践与发展。我们为此进行了积极的探索，从课程的设计方法、组织形式和多元化评价手段等方面进行大胆尝试，鼓励学生在科学研究方法验证领域内通过实验手段来解决问题，不仅提高他们实验、调查、解释等科学探究能力，更促进他们关于STEM教育所涵盖的多学科学习经验和能力的发展，下面就以《我们来造意面框架桥》为例进行介绍。
一、《我们来造意面框架桥》STEM活动的设计意图
教科版小学科学教材将《形状与结构》单元安排在六年级，学生已经具备一定的科学探究能力，通过学习能够用纸造一座桥。STEM活动设计中，考虑到学生的STEM兴趣培养、任务的真实可靠程度，我们选择意大利面作为造桥材料，这种材料贴近学生生活，极易引发学生的学习兴趣创造热情，便宜易得，用来模拟制造桥梁更接近真实的工程设计选材，而且环保，减少大量纸张的浪费，因此将活动设计为《我们来造意面框架桥》，学生在掌握材料、形状、强度、结构与抵抗弯曲能力关系等科学内容的基础上，还要融入工程设计、绘图计算和热熔胶枪工具应用等技能，甚至可以在意面桥梁基础上进行美化等创意设计。
二、《我们来造意面框架桥》STEM活动的设计目标
《我们来造意面框架桥》活动项目连续进行3课时，每课时80分钟，围绕着“造一座意面框架桥梁”的教学任务，分别设计活动目标。第1课时为：学生学分析框架桥梁的承重特点；了解热熔胶枪的使用方法和注意事项，知道制作意面框架桥梁的步骤和方法。第2课时为：.交流各组制作意面框架桥梁的经验，知道框架结构和实体结构各自的优点和缺点。第3课时为：.在掌握热熔胶枪的使用方法后，能利用意面进行其他框架结构的创意制作。
三、《我们来造意面框架桥》STEM活动的教学实践
学生参与项目活动的分组采取自愿的原则，在班级分组的基础上，鼓励异质分组和班际分组，小组人数控制在2-4人。每课时对应的QIEIE教学模式环节如表1所示。
表1：《我们来造意面框架桥》活动项目每课时对应的QIEIE教学模式环节
课时分配 对应的QIEIE教学模式环节
1课时
第1小节 问题阶段：呈现任务，列出完成任务需要解决的问题。 评价阶段：贯穿于每一节课。根据内容的不同，有不同的评价形式。
第2小节 探究阶段：能安全的使用热熔胶枪后，研究何如增加桥梁的抗弯曲能力。
2课时
第1小节
第2小节 设计与建造阶段：利用教师提供的辅助卡，小组合作制作意面框架桥。
3课时 第1小节
第2小节 改善阶段：总结经验，制作其他框架桥。
四、《我们来造意面框架桥》STEM活动的学习效果
《我们来造意面框架桥》是一项综合性很强的STEM活动，学生带着问题进行思考，如：桥的结构如何影响桥的强度、在桥的设计中如何运用材料、连接材料需要哪些工具、如何测试桥梁的承重能力等。在实践中，学生也创造性的解决了很多问题，如“用两根意面代替单根意面制作桥梁框架更结实、如何利用枪头的余热除去框架中多余的胶、测量意面的长度和各部分桥梁部件需要的长度后统筹截取意面才能避免浪费、在桥梁的哪些地方增加斜杆可以增强桥梁抵抗弯曲的能力”等。学生从第一节课小心翼翼的使用胶枪，手忙脚乱的制作意面框架桥，到后来熟练的使用胶枪，不借助辅助卡，创造性的制作斜拉桥、乌篷船、埃菲尔铁塔、几何框架、雨伞骨架等，学生的STEM素养在每一节课的实践中慢慢提升。用芒德勃罗的分形理论来解释，生长包括实体与孔隙两部分，孔隙则是分形成长的活跃区，是生长尚在继续的区域，而基于STEM项目的实践正是开发学习者的潜能，刺激孔隙区的生长，更利于学习者以后的发展。
参考文献：
[1]郝京华.《科学（3－6年级）课程标准解读》[M].武汉:湖北教育出版社,2002.
[2][英]哈伦.科学教育的原则和大概念[M].韦钰译.北京：科学普及出版.2011.
[3]王玲玲.基于STEM的小学科学课程设计研究[D].华中师范大学.2015.
