科学课STEAM教学中材料清单的重要性

黄仁松 何梦华

一、基于小学科学课STEAM教学的研究背景

习总书记指出：科技创新对于国家健康良性发展具有至关重要的作用。要在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才，必须大力培养造就规模宏大、结构合理、素质优良的创新型科技人才。当今的教育，就要以培养具有创新精神和创新能力的新型人才、推动社会发展和进步为使命。STEAM教育通过整合Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（人文艺术）、Mathematics（数学）领域内容指引教学和学习的途径和方法。它并不是将这五门课程知识的简单叠加，而是要将多学科内容交叉融合，形成有机整体，倡导问题解决驱动的跨学科教育，旨在培养学生的问题解决能力、团队合作能力、设计能力和实践创新能力。“基于小学科学教材的STEAM创新实践研究”就是解决学生在体系化知识前提下，综合运用知识解决实际问题的能力，解决常规科学课堂中进行可操作、可复制、可延续的STEAM教育的问题，解决由单一学科的科学教师转化为复合型教师的问题。

《磁铁玩具》是三年级学生在学习《磁铁》课后，初步认识到磁铁有各种各样的形状，磁铁能吸引铁制的物体，磁铁隔着一些物体也能吸铁，磁铁有两个磁极，磁铁有同极相互排斥、异极相互吸引等性质，当两个或多个磁铁吸在一起，磁力大小会发生改变（科学）;学生在了解《磁铁玩具》任务的基础上，积极思考，小组交流并表达创意，利用已经选择好的材料完成磁铁玩具的制作，比如轮子的组装、磁铁位置的固定等（技术）;依据科学原理绘制设计示意图并创作出磁铁玩具，解决技术应用的难题（工程）;初步形成创新和欣赏美的意识（人文艺术）;材料选择的多少、个数以及人民币中小数加减法的计算（数学）。在这些学科知识点的基础上，以学生自己设计创作磁铁玩具为依托，采用问题学习的形式，以STEAM教育思想为导向，以激发学生学习兴趣、贴近学生生活为出发点，进行课程的设计与实践。

二、材料清单在STEAM教学中的重要性

（一）提供材料的数量和种类要充足，体现学生的自主探究能力

在STEAM课例中材料的提供就显得尤为重要，它是培养学生设计能力和實践创新能力的基础。不限定材料在一堂课中是没有办法完成项目实施的，要选择具有典型性的材料，才能让学生思维清晰地完成项目。在《磁铁玩具》一课中，学生完成的任务是制作一个能动起来的磁铁玩具。考虑学生学习到了磁铁性质的相关知识，那就需要提供条形磁铁、U形磁铁、环形磁铁、铁片等。同时又考虑科学源于生活，我们选取的材料要贴近生活，要与学生的现实生活有紧密的联系。于是我们提供了学生经常玩耍的球形磁铁和圆锥形磁铁，提供了泡沫块和纸盒，这是给学生创作玩具构建“玩具身体”的材料，期望学生能利用泡沫块轻便且容易造型的特点，纸盒能用来做房子、车身、船体等。雪糕棒、卡纸、吸管等材料是让学生对自己的作品进行造型、美化和优化用的;提供轮子（带轴）是预设学生会想到做磁铁小车。

（二）制订材料清单，渗透工程造价意识

提供合理多样的材料是为了开放学生的思维，让学生有意识地进行选择，发展学习的自主性，让学生自主探究。提供材料清单，可以方便学生进行材料的选择。教师在清单上备注材料的价格，可以让学生树立成本意识，进一步了解工程思维。

在试教过程中发现学生不知道球形磁铁和圆锥形磁铁的磁极在哪里，增加了教学的难度。虽然材料的开放性利于学生的探究和创作，但还应突出材料的典型性。教师通过试教，去掉了球形磁铁和圆锥形磁铁，增加了铁片;发现回形针太轻，没法利用其进行磁铁吸引铁一类的物体来带动玩具运动。学生的工程造价意识薄弱，在材料选择上没有进行取舍，把教师提供的所有材料都用了。

（三）提供绘制设计示意图的范本，突破教学难点

在STEAM教学活动中，如何利用设计图完整地表现出自己的想法，也是教学中的一个难点。工程设计过程有两个特点，一是工程师及相关专业人员为真实世界问题构建创新解决的方案;二是为解决具有创新性的复杂问题提供了组织性的方法。在STEAM课例中由工程设计过程引导，根据设计图让学生动手探究与开放式探索，设计图绘制的准确性显得极为突出。三年级的学生在绘图能力上显得较为薄弱，考虑到这些因素，教师在材料清单上设计“示意图”一栏，可以规范学生绘图，减小绘图难度，突破教学难点。

（四）选择具有典型性的材料，使学生思维清晰

《磁铁玩具》一课材料较多，而三年级学生对于材料分类的能力不强，在材料选择上漫无目的地随意选择组织材料，这样就容易造成学生创作失败。而如果教师提供的材料过于单一，又容易使得学生最后得到的成品千篇一律。因此在材料的提供上，教师将同一类别的材料放在一组，让具有典型性的材料可以产生“一材多用”的效果。这样既可以让学生放开思维进行创作，又可以明确原理及部件作用，最终得到具有个性化的成品。

三、材料引发有趣学习，材料引起有效活动

优秀的STEAM课例应具有以下特征：聚焦真实世界的问题，由工程设计作为过程引导，学生沉浸于动手探究与开放式探索中;让学生参与高效的小组合作，不断优化方案并改进作品，从而让学生理解迭代设计的价值和作用。

为学生的学习提供有效的材料清单，可以帮助学生很好地解决工程问题;能依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案，提高学生的工程思维;是将创意和方案转化为有形物品，或对已有物品进行改进与优化的基石。为了让学生保持对科学探究的浓厚兴趣，让学生在玩中学、做中学、做中思，在课程设计时，我们要更多地思考如何在课堂教学中把学生培养成为有深度思维、有创造力的设计师与工程师，这是我们需要不断思考和追求的目标。