stem课程对物理有好处（以科学课浮与沉为例谈如何融合STEM理念重构课堂）

stem课程对物理有好处（以科学课浮与沉为例谈如何融合STEM理念重构课堂）当今社会，我们需要学会在不确定的复杂性中生存，在问题解决中创造新知识，在课内课外，虚实之间构建人际关系时[1]，我们就必须“化”界解锁。用解了锁的思维再来看STEM，对社会发展的影响。关键词：小学科学，课程标准，跨界，STEM，思维升阶跨界融合的力量 解锁思维的升阶——以教科版科学五下第一单元《沉与浮》为例摘要：当今社会，我们需要学会在不确定的复杂性中生存，在问题解决中创造新知识，在课内课外，虚实之间构建人际关系时，我们就必须“化”界解锁。用解了锁的思维再来看STEM，因为不是一节课所能解决的，而是需要一段长时间的过程。整个过程就是“学习”，而涉及到的底层能力则是相通的，如平衡、转化、合作、适应、联系、反思等等。以教科版小学科学五年级下册第一单元《沉与浮》为例，融合STEM理念，对此单元内容作了一个理念上的重新定位和安排 根据STEM的理念中特别关注学生在真实情境（未来海上城市）中的学习，

王奇尔

1999年毕业于宁波师范学校，任教于乡镇农村学校（宁波北仑区灵山书院）至今。多年来指导学生获得全国、省、市、区各类科技体育比赛、三模比赛个人项目一二三等奖若干次、单项团体和综合团体较好名次。在国内重点期刊发表多篇论文，论文《小学生科学课观察力的培养》 发表于 2014年1（总122期）《宁波教育科研》 ，《信息技术与科学课整合的理论与实践探索》 发表于2016年第21期（总第798期）《小学教学参考》，《小学科学课中开展STEM活动的方法探究》 发表于《小学科学 教师版》。《跨界融合的力量 解锁思维的升阶——以教科版科学五下第一单元《沉与浮》为例》一文发表于华东师范大学（内部交流）《学科教育研究前沿》2019年第2辑第4期。目前拥有一项国家专利，二项专利正在审核中，辅导学生三项专利正在审核中。

2010年至今是中国青少年科技辅导员协会成员，多次受邀参加全国纸飞机大奖赛评委裁判、宁波市青少年科学嘉年华三模比赛评委裁判。2018年9月成为美国科学教育协会（NSTA）和国际小学科学理事会（ESI）会员；美国航空航天协会（IAAA）教育助理专业会员；国际技术与工程教育协会专业会员（ITEEA），2018年受邀为第八届全国校园发明创意大赛评委。2019年8月全国ITF创新型名师孵化大赛全国二等奖。2019年11月荣获宁波市创客优秀指导老师，全国2019优秀教师，全国“科创教育实践论”优秀教师以及论文一等奖。

多年来在创新教育，科技创新以及STEM理念落地常规课堂教学上，通过不断学习国内外先进教学理念，融合小学科学课堂教学，选择适合学生发展和学习的探究主题，让学生经历“问题情境——建立假设——寻求证据——解释、交流与应用——改进创新”等一些列学习过程，培养学生的动手能力，观察能力和分析能力，感受学习的乐趣。

跨界融合的力量 解锁思维的升阶

——以教科版科学五下第一单元《沉与浮》为例

摘要：当今社会，我们需要学会在不确定的复杂性中生存，在问题解决中创造新知识，在课内课外，虚实之间构建人际关系时，我们就必须“化”界解锁。用解了锁的思维再来看STEM，因为不是一节课所能解决的，而是需要一段长时间的过程。整个过程就是“学习”，而涉及到的底层能力则是相通的，如平衡、转化、合作、适应、联系、反思等等。以教科版小学科学五年级下册第一单元《沉与浮》为例，融合STEM理念，对此单元内容作了一个理念上的重新定位和安排 根据STEM的理念中特别关注学生在真实情境（未来海上城市）中的学习，通过以工程设计过程为主导的学习过程，让学生关注周围技术世界的发展，体验科学技术对个人生活、自然世界、社会发展的影响。

关键词：小学科学，课程标准，跨界，STEM，思维升阶

当今社会，我们需要学会在不确定的复杂性中生存，在问题解决中创造新知识，在课内课外，虚实之间构建人际关系时[1]，我们就必须“化”界解锁。用解了锁的思维再来看STEM，对社会发展的影响。

我们会发现，它的目的并非硬要跨学科，而是在真实复杂性的情景和解决挑战性问题中来360度全景的方式来学习。因为致力于解决问题并应用到生活中，所以需要跨界的科学态度和方法；因为不是一节课所能解决的，而是需要一段长时间的过程。

整个过程就是“学习”，而涉及到的底层能力则是相通的，如平衡、转化、合作、适应、联系、反思等等以教科版小学科学五年级下册第一单元《沉与浮》为例，融合STEM理念，对此单元内容作了一个理念上的重新定位和安排 根据STEM的理念中特别关注学生在真实情境（未来海上城市）中的学习，通过以工程设计过程为主导的学习过程，让学生关注周围技术世界的发展，体验科学技术对个人生活、对自然世界、对社会发展的影响。

一、情景引入，激发幻想

由火爆的中国科幻大片《流浪地球》引入，让同学们对此片印象最深的，请用2-3句话来说说看？

同学们对此产生了浓厚的兴趣，七嘴八舌的讨论，从行星发动机，重元素聚变，引力弹弓现象，洛希极限等等，激起了同学们极大的“科幻”兴趣。在同学们激烈幻想之时，我抛出了“为什么地球需要流浪？”让孩子们陷入深思。引入我们地球现在就面临着很多的问题，比如“温室效应”，这将会让我们地球的海平面上升，于是全球各地的科学家，设计师，工程师们纷纷行动起来，出现了很多“海上城市”的设计图。

二、深入思考，跨界融合

从温室效应到海平面上升，由此深入思考，抛出海上城市的理念，以招募“未来城市的新市长”为载体【科幻画形式选拔】，组建设计师，工程师，各类不同职业的城市建设人员的团队成员【自主学习，暴露前概念，以招聘海报呈现】，从而激发同学们学习接触各种职业需要哪些基础知识和各类课外拓展知识层面，提升同学们思维创新意识为隐线，引出本单元主题概念（第1.2课关于物体的沉浮关系，第三课关于橡皮泥的沉浮）——抛出团队的首个建设任务：未来海上城市的底层悬浮平台的设计（第四课造一艘小船的升级版【设计图、模型作品】）——暴露悬浮平台模型设计制作中的问题，再深入学习第五、六课关于浮力以及测量等科学思维方式以及思路的创新，最后到第七八课通过马铃薯的沉浮原因的探索，促进同学们对未来海上城市的首个团队任务悬浮平台模型的升级，再创新。

根据陆地城市的规划需求数据，预测未来海上城市的规划需求，明确本次项目任务，要求学生模拟组建团队，市长选拔，利用有限的研发经费（200元），招募并选拔各类工作人员，如设计师，工程师，救援队，后勤人员，研究员等等，完成选择合适的材料，设计、制作一款具有竞争力的新型未来海上城市模型，并且通过一定承重的安全性测试。

(1)每个课堂教学课时，都有相对应的STEM任务

(2)研发成本包括材料成本和人工成本。材料成本主要是消耗材料产生的费用。学生可以自主选择制作的材料，但每种材料均有明确的定价，学生需要控制材料的成本。人工成本定位每分钟2元钱，招募选拔，设计制作模型等耗时越长，人工成本就越高。

三、课堂重构，解锁思维

在整个单元进行了PBL项目化的重构，以教科版科学五下第一单元《沉与浮》教学内容为基础，融入STEM理念，对学科课堂单元内容加以改变重行构建，使其在日常课堂教学常规中，就融入STEM思维，无需另外独立开展STEM课程或者增加STEM课时。

比如，小学课堂作业本《4造一艘小船》的升级版本，“我的未来海上城市”设计图文（首稿，在经过不断知识学习后，会有修改稿）

因为对团队职业需求的认可度（承诺颁发职业聘书（根据每一课的知识掌握成都，应聘相应的职业工作，还有职业工资哦）类似奖状，智慧加分等符合小学生心里特点的模拟现实生活世界中情景，激发孩子们课堂更自主的参与学习，活动交流中去。

图1 学生设计的模型及草图

在初次实施后，得到《万物》杂志及中国青少年科技辅导协会的“科技学堂”的陈染老师的肯定，他表示这个STEM项目很能体现科幻主题科技教育的科学性特色。在课程中，将未来的海上城市与小学五年级科学课“浮与沉”一节结合起来，以建造海上城市的工程任务学习浮力的原理。

在设计海上城市模型前，学生们通过多个的科学实验，更深入地认识沉浮的概念，并将所学到的知识总和运用在“未来的海上城市”制作中，这就是科幻主题课程设计大框架必须符合科学原理的体现。在保证科学原理的大框架下，学生们在学习单上完成“未来的海上城市”的方案设计，并发挥想象力，设计出自己的海上城市模型。课程科学、艺术、工程、数学有机地融合起来，让学生对浮力多一份理解，对未来多一份想象。以及，对课外拓展家庭STEM实验以及STEM拓展项目活动交流也非常的积极和踊跃。

图2 课后学生的“未来海上城市”初步模型效果

四、体验跨界，融合升阶

在这次实施STEM课程的理念中特别关注学生在真实情境（未来海上城市）中的学习，通过以工程设计过程为主导的学习过程，让学生关注周围技术世界的发展，体验科学技术对个人生活、对自然世界、对社会发展的影响。具体包括：

（1）系统思维（要求学生识别技术性世界基本的内在联系）

（2）合作能力（工程是一项团队运动，合作可以发挥团队每一位成员的视角、知识和能力）

（3）沟通交流（通过有效的沟通交流，让学生尝试理解大家的需求，并解释和形成最终的设计方案）

（4）创造力激发（创造力内在于工程设计过程）

（5）乐观主义（让学生认识到每一种技术都是“可能被改善”的）

（6）伦理（让学生去关注科学技术的发展对人、自然和环境的影响）

认知心理学家——罗歇尔格尔曼（Rochel Gelman)认为最好的方式不是让孩子一次性把他们全部学一遍，而是围绕一两个核心概念深度学习几个月，让孩子沉浸在相同的主题下，然后换一个概念再学几个月[2]。研究发现，孩子在更长的时间周期去思考同一个概念，这样他们更能学到更多东西。我们的“未来海上城市”还在随着同学们的学习，不断在升级，优化！

五、结语

STEM教育理念，并不是简单的四个学科的综合，而是整合重构以及融合解锁的一系列过程，以及之后产生的不同的综合性“化学”反应，形成一种内在，自我融合的文化潜意识。因此还有很多细节需要去优化处理，使学生借助STEM教学形式下的学习，能够更好地去掌握解决现实具体问题中对应的学科内容，强化其自身的知识素养。

在小学科学课堂中进行各种STEM活动的融合，有着极其重要的实际价值及意义。在STEM活动开展的过程中，能够将存在的问题暴露出来，并且刨析出现这种问题的原油，借助科学的措施，不断优化教学模式，使得STEM的教育理念在课堂教学中顺利进行得到有效保障。在实际开展过程中，不断挖掘学生的潜能，真正使得学生的综合素质，让学生的思路解锁，思维跨界。

参考文献：

[1] 王奇尔.小学科学课中开展STEM活动的方法研究[J].小学科学 2018(6):32.

[2] Au T Gelman R . Perceptual and Cognitive Development[M]. 1996.

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