A-STEM课程中实施“微项目”的思考

    

    

    编者按：A-STEM（人文引领的STEM）是STEM教育的一个变式，是基于深圳市龙岗区域定位和现状提出的有特色的STEM教育新样式。本期我们邀请到参与A-STEM课程实验的五位教师从不同的视角来探讨A-STEM课程在信息技术、科学、数学、物理等学科中的实践应用，以期为一线教师提供借鉴。

    深圳市龙岗区人文引领的STEM（A-STEM）提到，重构国家课程，为国家课程赋能，提倡重新设计教学内容，主要依靠课内的时间，以“微项目”的方式去实施。深圳天气多变，台风不期而至，不可预期的暴雨会给人们的生活带来不便。面对现实生活中的这个难题，小学生能做些什么？于是，“做一个下雨报警器”的项目活动应运而生，该项目旨在引导学生将学习到的科技知识学以致用，从小像小工程师那样去解决生活难题。这个“微项目”将如何设计和实施呢？本文聚焦本课1课时的教学过程，从中可以看到实施的大致模式和做法。

    ● 关注社会现象，聚焦问题

    教师首先从生活中常见的报警器入手，组织学生针对报警器的工作方法进行讨论，聚焦报警器材料选择。教师提问：“为了保障生活安全，人们设计制作了各种报警器（教师用PPT出示各种报警器图片），在日常生活中，你留意过周围的报警器是怎么工作的吗？”学生根据生活经验，会指出：“报警器只有在特定的条件下才会响起来。”然后，教师布置本节课的任务：“最近深圳暴雨频发，今天我们的挑战任务就是制作一个遇到下雨能及时发出警报声的‘下雨报警器。”基于问题的聚焦与思考，能充分调动学生的探究欲和学习的积极性，是A-STEM课堂惯用的一个启动方式。

    ● 铺垫知識，理解原理

    选择合适的材料是A-STEM活动中非常重要的环节。应该选择什么样的材料、怎样找到符合需求的材料直接关系到工程任务是否能完成。

    在这个环节中，教师先给出材料——一节电池、一个开关、一个蜂鸣器、若干导线，并提问：“这些材料能做下雨报警器吗？”基于已有的电路相关知识，学生思考后回答：“这些材料做的报警器只能靠人打开开关来控制，不能做到平时不响，下雨的时候就自动响起来。”教师进一步启发学生思考：“需要怎样的材料来替换开关，才能达到平时不导电、下雨的时候导电的要求？”问题提出后，给学生足够的时间和空间动手探究，用现有的材料组装一个导体检测器，来检测食盐、糖、面粉、小苏打这几种物质及其溶液的导电性。学生经过测试后会发现这几种物质在干燥的条件下都不导电，但是有几种物质的溶液却可以导电。基于这个发现，在教师的引导和补充下学生获得关于电解质的初步知识，从而解决如何找到适合制作下雨报警器的材料的问题。

    本环节旨在引导学生聚焦符合自己需求的材料特性，通过测试从一组杂乱的材料中找出适合制作下雨报警器的材料。

    ● 边做边试，研讨改进

    本环节教师以任务驱动的方式，引导学生利用电解质溶解在水中可以导电的性质，设计并制作下雨报警器。教师提问：“请同学们在老师提供的材料中选取你所需要的材料设计并制作一个下雨报警器，允许根据需要添加其他容易获得的材料。”这个任务不仅可以让学生体验动手做的乐趣，在产品设计中还能提高学生的合作意识和沟通能力。

    在产品测试环节学生会发现自己作品的不足，教师在小组汇报交流环节要引导学生思考如何进一步改进优化设计。经过产品测试后学生提出了“选用食盐、塑料杯来做开关制作下雨报警器，测试结果报警器响了可是声音很小”等具有共性的问题。教师引导：“猜测是什么原因造成的？这样猜测的依据是什么？”学生会调动已有的知识和经验，进行有根据的推理，并进一步提供解决问题的思路，如把盐磨碎一点，让小颗粒变成粉末，加快盐的溶解;把食盐换成食盐溶液，让液面离导线只剩下少许距离，只要少量的雨水就能够让食盐溶液液面升高与导线接触形成通路，让报警器响起来……

    面对自己产品的不足，学生会想尽办法来改进，提高产品的性能。在改进的过程中，学生不仅要综合运用已有的知识，还会产生对新知识的需求和渴望。解决这样的现实问题可以提高学生的实践能力、思维能力和解决问题的能力。

    ● 反思

    这个“微项目”的A-STEM课有以下几点值得反思和改进。

    1.从生活出发，“小而美”

    本课体现了A-STEM解决真实问题、为人类福祉服务的宗旨——做下雨报警器服务于我们的生活。相比长周期的“大项目”，“微项目”更容易实施：占用课时少，难度低，学生能够及时得到正向反馈。学生经历了这类课程的熏陶，在生活中遇见问题时，就会开动脑筋尝试规划、设计和制作。

    2.扩展必要的科学知识作为A-STEM项目的基石

    A-STEM课程凸显的是知识在真实问题情境中的具体运用，科学知识是整个A-STEM教学活动的基石，但A-STEM课程不等同于科学课，它注重在复杂的生活场景中将知识进行情境化应用。在本课中，学生所有的设计都是建立在电路和电解质导电性的科学知识上，而电解质的知识小学生还未接触到。为此，本课通过实验，让学生探究出盐和小苏打在干燥状态下不导电，而在溶于水后其溶液可以导电，从而对什么是电解质有一定的了解，然后将电解质的知识运用到下雨报警器的设计中，把能成为强电解质的常见溶质找出来，边学边用，激发学生进一步学习科学奥秘的兴趣，让学生带着问题走出教室，继续学习和探究。

    3.融入创造性解决问题的思维技巧

    在A-STEM课程中，学生会面对各种问题，这是难得的锻炼学生思维能力的机会。在本课中，学生要自主选择材料进行下雨报警器的设计和制作，在作品测试中发现不足，又会引起学生思考如何改进下雨报警器声音小、灵敏度低等问题，他们提出改变容器形状、改变容器颜色、将电解质固体替换为电解质溶液等诸多办法，这就需要综合多种思路来创造性解决问题。

    在本课中，对思维的锻炼都是“随遇”而生的，针对性不够。笔者觉得还可以采取一定的思维技巧进一步改进，那就是结构化。例如，可以采用思维导图的方式帮助学生发散思考，寻找更多的可能性，本课的思维结构化方法如下图所示。