小學科學STEAM課程之《氣球動力小車賽》

莊麗情

【摘要】本文以《氣球動力小車賽》為例，闡述小學科學STEAM課程的整體設計，對課程目標、課程活動設計、實施要點、評價方式等進行詳細論述，以期為小學科學教師開發STEAM課程提供參考與建議。

【關鍵詞】STEAM課程;小學科學;教學設計

一、小學科學課程與STEAM教育的關系

《義務教育小學科學課程標準》倡導跨學科學習，STEAM代表科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）、數學（Mathematics），STEAM教育是一種多學科融合的綜合教育理念，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養，這與小學科學提高學生科學素養的總目標不謀而合。因此，鼓勵科學教師將STEAM理念運用于自己的教學實踐。小學科學課程兼具科學理論和實驗操作，適合開發STEAM系列課程，本文以《氣球動力小車賽》為例，通過對課程目標、課程活動設計、實施要點、評價方式等進行詳細論述，介紹STEAM課程的整體設計，以期為小學科學教師開發STEAM課程提供參考與建議。

二、《氣球動力小車賽》課程整體設計

（一）課程概述

1.整體邏輯

《氣球動力小車賽》是在五年級科學上冊第四單元《運動和力》的背景下設置的STEAM課程，這是學生初步探索運動和力的關系的課程。五年級學生對于玩具小車充滿極大的熱情，很多學生提出有很多種方法可以讓小車運動起來，基于學生的興趣和生活經驗，確立了利用氣球做動力自制小車，進行一場小組氣球動力小車比賽的課程。

2.活動設計

本次課程從“設計小車”——“制作小車”——“調試小車”——“小車競賽”——“評價總結”持續五個課時，在項目學習過程中，教師側重引導學生親身經歷發現問題，思考如何運用科學、技術、工程、數學知識解決問題的過程，貫徹STEAM的教育理念。

3.評價方式

課程主要從教師評價和學生評價兩個角度進行評價，教師評價主要側重立足過程，發現問題，關注學生課程過程中的態度、動手能力、合作能力、表達能力、問題解決能力、思維能力的發展，以激勵性評價為主;學生評價分成他評、自評兩個部分，學生根據自己和組員在STEAM項目中的整體表現進行量表打分，總結好的地方，反思不足，進一步思考解決方法。

（二）課程目標

STEAM課程的培養目標中包含了科學素養、技術素養、工程素養、藝術素養和數學素養等方面，具體分目標拆分如下：

1.S：學生在設計中運用反沖力驅動小車運動的原理。

2.T：學生在設計中掌握制作結構輕巧的小車，確保小車運動穩定又持久的技術。

3.E：學生在設計中學會繪制小車模型圖，體會產品調試優化的工程實施方法。

4.A：學生在設計中思考如何制作有美感具有創意性的小車。

5.M：學生在設計中控制車身對稱，測量車身長寬和小車運動距離，調整氣球噴嘴角度，在產品數據的記錄過程中，掌握化繁為簡的數學思想。

（三）課次主體活動設計

課程一：提出問題，設計小車

【師】組織和引導學生完成以下活動：（1）回顧運動和力的關系，明確小車運動需要動力;（2）引導學生思考生活中有什么物體可以提供動力讓小車運動起來;（3）繪制“材料表格”貼在黑板上，方便整理學生所需材料。

【生】在教師的指導下完成以下活動：（1）介紹讓小車運動起來的方法，提出利用氣球制作動力小車，進行小組競賽;（2）進行頭腦風暴，討論氣球動力小車需要的材料，結合實際選擇合適的車身、車輪、車軸、氣球噴嘴材料等，思考怎樣讓氣球動力小車運動時兼具穩定性和持久性，各小組派代表將所需材料填寫到黑板上的表格中;（3）設計小車：畫出氣球動力小車的模型設計圖，并在設計圖上標注材料及尺寸，設計時注意如何讓小車外形美觀，并給小車起名。

設計意圖：學生對于小車充滿興趣，在運動和力的課程中引導學生提出用氣球做動力的設想，通過頭腦風暴激發學生的創造欲望，鼓勵學生先查閱資料，小組交流，然后在動手做中學習反沖力的知識。

課程二：制作小車，實踐探究

【師】組織和引導學生完成以下活動：（1）根據學生上節課的設計方案準備相應的材料，讓學生動手制作氣球動力小車;（2）檢查反饋：及時查看每一個小組的制作情況并給予有效的反饋，提供必要的技術指導。

【生】在教師的指導下完成以下活動：（1）小組內分工合作，按照設計圖，制作氣球動力小車，在制作中注意確保車身對稱，調整車身比例和氣球噴嘴角度到最佳位置;（2）小車制作過程中，根據遇到的問題，及時調整策略，選擇更加合適的材料，改進產品，保證制作出來的小車盡可能穩定輕巧又美觀。

設計意圖：這個環節主要讓學生小組合作制作氣球動力小車，在動手實踐的過程中充分應用運動和反沖力的原理，在制作的過程中思考小車結構是否穩定、氣球噴嘴角度是否合適、小車外形是否美觀等問題，根據實際情況及時調整。這個制作的過程是培養學生互助交流、團結協作能力的過程，也是鍛煉學生動手能力、思維能力的過程，在過程中運用知識，掌握技術。

課程三：調試小車，產品優化

【師】組織和引導學生完成以下活動：（1）提供場地：組織學生進行產品調試活動;（2）提供指導：針對產品調試中出現的問題，引導學生分析問題，尋找解決問題的方法。

【生】在教師的指導下完成以下活動：（1）調試小車：小組合作完成產品測試，記錄小車運動時存在的問題;（2）產品優化：小組內分析產品調試時遇到的問題，尋找解決問題的方法，探討后進行產品優化，再對改進后的產品進行檢測。

設計意圖：產品調試是學生對設計方案的驗證，通過調試發現產品存在的問題，并及時改進優化，是工程應用的基本環節。在這個過程中，學生經歷了發現問題，思考問題，解決問題的過程，從而鍛煉學生的思維能力和動手能力。

課程四：作品介紹，小車競賽

【師】組織和引導學生完成以下活動：（1）提供賽道，講解比賽規則，競賽分兩輪，8個小組抽簽決定A組、B組，AB組各取成績最好者，再進行PK，決出最終的第一名;（2）成績評定，根據現場競賽結果進行評價，對規定時間內運動距離最遠的小車進行頒獎。

【生】在教師的指導下完成以下活動：（1）作品介紹，每個小組依次登臺展示小組的作品，介紹小車的名字、所用材料、設計意圖等;（2）小車競賽，每個小組派“賽車手”帶著小車參加競賽;（3）課后作業：學生針對競賽中各個小組的表現，分析出現的問題，思考本次競賽中出現了哪些未預料到的問題，比較其他小組的作品，總結小車跑得遠和近的原因，寫出感想。

設計意圖：這個環節讓學生帶著調試優化后的產品參加小組競賽，在活動中展示小組的合作成果，達到分享交流的目的。

課程五：開展評價，反思總結

【師】組織和引導學生完成以下活動：（1）教師評價：教師收集學生的感想，對競賽中每個小組的產品進行針對性的評價，引導學生在活動中發現不足，取長補短;（2）拓展任務：總結此次活動中出現的問題，引導學生進一步思考如何讓小車動力更強，查閱資料尋找還有哪些物體可以提供動力。

【生】在教師的指導下完成以下活動：（1）經驗分享：每個小組分享在此次活動中的收獲，綜合競賽中各小組的表現，對小車行駛的穩定性、外形是否美觀等進行評價，探索小車運動的影響因素，總結小車運動得遠的技巧;（2）學生評價：學生根據自己在此次課程中的整體表現，在STEAM自我評價量表上對自己的態度、工作質量、問題解決、貢獻、任務專注度等打分，反思不足，總結經驗。

設計意圖：氣球動力比賽結束后的評價是立足過程，促進發展，讓學生通過作品互評、自評，交流觀點，分享收獲，同時鼓勵學生在評價中學會合作，取長補短，反思改進。

在《氣球動力小車賽》系列課程的活動中，學生的創造力、動手能力、合作能力都遠遠超過我的想象，在設計小車的環節，學生會比較不同材料的特點，選擇最輕便穩定的材料，在制作小車的環節，學生會根據遇到的問題及時調整車身比例和氣球噴嘴角度，然后進行產品調試，再對產品進行優化，在這個過程中，學生運用了科學知識反沖力讓小車運動起來，在設計和產品測試中，學生掌握了技術與工程的基本原理，同時融合了美學和數學的思想，這正是STEAM項目學習的意義。

小學科學課程倡導以探究式學習為主的多樣化學習方式，教師在教學中融入STEAM教育理念，將傳統的講授課開發成項目式系列課程，讓學生親身經歷探究性學習，從而提高動手操作能力、觀察思考能力和團結協作的能力。通常情況下，完成一個項目課程需要多個課時，建議教師根據學生實際情況合理安排課時，多關注學生在項目學習中的能力發展，讓學生通過STEAM課程的學習，積累相應的科學知識，體驗科學探究的過程，培養良好的學習習慣，發展學習能力、思維能力、實踐能力、創新能力和與人溝通的能力，形成尊重事實、 樂于探究、與他人合作的科學態度。

參考文獻：

[1]寧靈芝.基于STEAM 理念的小學科學情境教學研究[D].廣西師范大學，2018（02）.

[2]孫文娜，韓芳.STEM到STEAM：科學、藝術與創新教育[J].中國教育技術裝備.2019（04）.

[3]徐春，馮美紅.用STEM理念來引領科學課堂[J]. 科學大眾（科學教育）.2019（02）.