“神奇的纸电路”课程在小学低年段STEAM社团中的教学探索

张文岑

STEAM教育最早是在美国提出的，由STEM教育演变而来。STEM教育偏重理科素养的培养，其核心是“做什么”“怎么做”，2006年将艺术（ART）这个人文因素放到STEM教育中，形成了现在人们所说的STEAM教育。虽然不同学者对STEAM教育的理解不同，但是其理念是一致的：STEAM教育是一种创新的教育理念，渗透及有机统一各学科的知识和方法，力图解决实际生活中的问题，并在这个过程中培养学生的创新能力、解决问题的能力等高阶思维能力。

皮亚杰认为儿童认知发展过程划分为四个阶段，分别是感知运动阶段（0～2岁）、前运算阶段（2～7岁）、具体运算阶段（7～11岁）、形式运算阶段（11岁以后）。小学低年段儿童处于前运算阶段，基于此阶段儿童的认知特点，STEAM教育设计以直观、鲜艳、夸张的物品为活动载体，吸引儿童兴趣，并随着儿童年龄增长，加大了工程、数学、技术等方面的比重。

一、STEAM社团“神奇的纸电路”课程设计

珠海市香洲区潮联学校以“让教育激发生命活力”为办学理念，整合资源，提供更多选择、更多参与、更多场景的课程，让多样化的课程回归儿童、服务儿童，引领儿童成长。学校相继推出了“生活家”“创想家”和“航海家”等课程，受到学生的普遍欢迎。其中一至三年级学生开设每周一节“创想家”选修课程，共17门。笔者综合以往的教学实践以及“創想家”课程的特点，按照STEAM教育内涵要求，结合潮联学校现有一至三年级低年段学生的情况，在“创想家”课程及社团活动中进行了一些初步的探索，形成了“纸电路”（是指利用导电胶带、LED灯、触控开关代替电学实验中的导线、小灯泡、灯座、单刀单掷开关等实验原件进行电路连接，使原本比较复杂的电路实验变得模块化，使低年段儿童容易操作）为代表的STEAM社团活动。

1.“神奇的纸电路”课程纲要

课程类型：创想课程;课程名称：神奇的纸电路;授课对象：二到三年级学生;授课时间：周五“创想家”课程时间。

课程目标：①通过活动，认识电源、开关、导线、小灯泡，学习一些最基本的电学知识;②通过“做中学”，提高学生的动手操作能力、创新实践能力、劳动实践能力和审美能力;③通过基于问题的学习，体验跨学科的活动乐趣，激发学生对电路知识探索的热情。

课堂教学策略：①活动化教学：课堂教学贯穿于各种实践活动当中，学生积极主动参与，在做中学;②微课翻转教学：通过教师的微信群，争取每周推出课程预告;③激励评价：通过分享课堂学习剪影进行激励，制作成品进行展览并投票。

活动组织策略：①材料准备：学生通过微信群了解要准备的材料，由家长协助完成准备工作;②合作分享：人人动手，同时开展小组合作，并进行各种分享;③成果展示：与家人、老师和同学分享每个主题的制作成果，并拍照留念，展示作品的照片，分享制作美篇。

评价内容：①材料准备情况;②活动参与程度;③作品创意、美感;④合作交流程度;⑤情意兴趣状况;⑥课后家庭探究。

成果展示会：①每个主题布置一次作品展，邀请家长、老师参观;②发布5～8次美篇制作内容，向所有人展示学习成果。

2.“神奇的纸电路”课程计划（见表1）

3. 主题课程开展的模式

每个主题课程都是基于情境设置的学习探究任务，通过引入问题、确定需求、设计制作、测试改进、分享评价等环节，有效提升学生的科学素养，锻炼学生的动手实践能力、创新思维能力、解决问题能力和团队合作能力等高阶思维能力。

4. 评价量表

根据主题课程开展的流程，基于低年段儿童的操作能力和实际情况，对评价量表进行了四个方面、五个维度的设计，采用低年段儿童容易操作的填涂、涂色方式进行。

二、课程教学案例“生日王冠”

1. 案例背景

“生日王冠”是在社团中开设的“创意纸电路”课程。首先提出一个大家常见的真实情境：“小潮”（邀请某位同学扮演）的生日就要到了，每年过生日吃蛋糕时候，他都是戴着蛋糕店里常用的普通头饰。今年他参加了“创意纸电路”社团，请你利用所学知识，为他设计并制作一顶炫酷亮灯的生日王冠。

2. 涉及学科

科学：正确地使用纸电路相关实验器材，串联2～3个LED贴片灯。

数学：根据客户“小潮”的需求，使用软尺测量他的头围。

工程：设计和制作一个卡纸王冠模型，并且根据小潮的需求，定制其满意的颜色、装饰，进行测试改进。

技术：使用剪刀、胶水、直尺、软尺、导电胶带等进行制作。

艺术：整个过程贯穿设计理念，使王冠模型更加美观、实用。

3. 使用材料

卡纸、剪刀、直尺、软尺、纽扣电池、触控开关模块、贴片式LED灯、导电胶带。

4. 学习目标

（1）教师讲授纸电路知识，让学生掌握纸电路串联LED的方法，学习电学知识原理。

（2）学习创作生日王冠产品，提高学生的设计、创造、动手能力。

（3）小组合作制作生日王冠，培养学生的交流合作能力。

（4）整合各方面知识，动手操作，获得生日王冠的成品，激发学生对制作产品、探究电学知识的学习热情。

5. 活动设计

学生以学习记录单为蓝本，可亮灯的生日王冠进行项目的研究和讨论。通过引入问题→确定需求→设计制作→测试改进→分享评价等环节开展课程，一共3课时，具体活动内容见表3。

三、“神奇的纸电路”课程成效

在“神奇的纸电路”STEAM校本教学中，采用了分层培养的方式：科学课上，教每一名学生使用常见的纸电路材料来点亮LED灯;“创想家课程”社团活动时间，为学生提供场地和更丰富的器材，在教师指导下，有兴趣的学生在边玩边学中实现自己的STEAM创意;组织创想节活动和学生比赛活动，让有特长的学生得到全面的锻炼和提升。

在近年的教学实践活动中，围绕纸电路开展的STEAM活动促进了教师和学生的双向成长，成效较为显著。

1. 提升了学生的高阶思维能力

科学课、创想家课程中开设的涉及立体制作、建筑设计、场景搭建、纸电路综合应用的“点亮城市之光”小组活动，深受学生喜爱，培养了全体学生的动手能力、团队协作能力、创新能力、解决问题能力等高阶思维能力。学生把自己的制作成果的照片通过问卷星制作成二维码向全校师生发布，邀请师生进行投票，极大地激发了学生对STEAM活动的兴趣和热情，让STEAM活动不再是少数几个学生参与的活动。

2. 提供了展示特长的舞台

学生制作的“印染花布与STEAM灯饰”实验视频，在香洲区“快乐430”活动中向全区中小学生播出，在区内、校内形成了良好的示范作用。

3. 促进了教师的专业成长

教师利用纸电路、卡纸模型以解决真实情境问题——以“帮教学楼加装灯”为主题的STEAM活动教学录像课“让更多的小灯泡亮起来”，获得了2019年“一师一优课”省级优课的荣誉。

随着学生年龄的增长，以及学生认知、动手能力的发展，“神奇的纸电路”课程可以围绕更多电学知识展开，如丰富用电器项目的内容，加入传感器、光控模块、声控模块、触控模块等，还可与Arduino平台相结合、与建筑设计理念相结合，以项目式学习为形式，以解决问题为导向，开发一系列适合小学中高年级学生开展的课程，逐渐形成“点亮城市之光”STEAM社团系列课程，最终完成小学全阶段培养体系的课程建设。