基于STEM 理念下的教學實踐
——以《建高塔》一課為例

李霞

江蘇省張家港市塘橋中心小學，江蘇張家港 215611

引言：

STEM 的教育理念就是科學、技術(shù)、工程和數(shù)學教育整合到一起的統(tǒng)稱，形成了一種跨學科的綜合性課程。其目的是為了加強學生四個方面的教育：第一，就是科學的素養(yǎng)，也就是運用科學知識去理解大自然，感受大自然并且參與影響大自然的一個過程；第二，就是技術(shù)的素養(yǎng)，是使用，理解，管理以及評價技術(shù)的一種能力；第三，就是工程的素養(yǎng)，也就是對技術(shù)工程的設(shè)計和整個開發(fā)的過程的理解；第四，就是數(shù)學的素養(yǎng)，也就是學生去發(fā)現(xiàn)、表達自己的觀點，去理解情景，解決情景下的數(shù)學問題的能力。

一、內(nèi)容分析

《建高塔》是教科版科學教材六年級上冊第二單元第六課時的內(nèi)容，是繼對框架結(jié)構(gòu)的學習以后進一步對塔一類的物體展開探究，認知塔這一類物體的穩(wěn)定性的因素。本節(jié)課引導(dǎo)學生使用生活中經(jīng)常用到的吸管來搭起一座框架結(jié)構(gòu)的高塔，目的就是讓學生們使用有限的材料去制作出一座盡可能高的高塔，加入工程學的思想，在規(guī)定時間內(nèi)，讓學生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，使用有限的材料，再結(jié)合現(xiàn)階段學習的理論知識，去完成探究任務(wù)，這在很大程度上能夠培養(yǎng)學生運用科學、技術(shù)、工程和數(shù)學等多學科知識，形成跨學科知識解決問題的能力。

二、教學環(huán)節(jié)

1.創(chuàng)設(shè)情景

在這一個教學的環(huán)節(jié)里面，學生拿出自己提前準備好的礦泉水瓶，讓學生去把礦泉水瓶立放在課桌上面，讓學生探索怎樣放置礦泉水瓶最牢固，學生通過探索發(fā)現(xiàn)了能夠把礦泉水瓶立放在桌面上的辦法，從而為后面的研究打下了良好的基礎(chǔ)，教學環(huán)節(jié)如下：

環(huán)節(jié)一：同學們好，今天我們來做一個動手能力的比賽。現(xiàn)在呢，請同學說把自己提前準備好的礦泉水瓶都拿出來，現(xiàn)在同學們自己思考，怎樣放置礦泉水瓶在桌上最牢固，看看哪位同學能夠在最短的時間內(nèi)把礦泉水瓶立放在課桌上面？預(yù)備，開始！

2.情景設(shè)問

經(jīng)過了上一個環(huán)節(jié)的教學活動，通過體驗教學活動直接指向本節(jié)課程要探究的教學問題，具有非常強的針對性，具體的教學環(huán)節(jié)如下：

教師：同學們，有誰可以告訴老師怎么樣放置礦泉水瓶才是最牢固的，為什么那樣放置會很牢固呢？

學生：......

教師：同學們可以看到這個礦泉水瓶是不是瓶口的方向要比瓶底的方向小很多呢？這有沒有像埃及的金字塔一樣，那你們就可以根據(jù)金字塔的放置方式，去對礦泉水瓶進行放置，這也就是為什么這樣放置最牢固的原因了。

3.設(shè)計建構(gòu)

經(jīng)過第二個環(huán)節(jié)的探討，學生會發(fā)現(xiàn)物體的重心點越低，支撐面就越大，穩(wěn)定的性能也就越強，進而延伸體會到高塔也應(yīng)該具有類似的特點才能夠保持穩(wěn)定，緊接著就使用提供的有限材料展開高塔模型的設(shè)計和制作，在整個制作的過程當中，學生可能會采用多種方式放置吸管，但是怎么樣去放置吸管才能夠讓高塔的模型變得更高，每一層需要放多少跟吸管？也就是說怎么樣才能夠發(fā)揮出有限材料的最大作用，這就是學生在整個過程中需要綜合考慮的一個問題，體會工程技術(shù)設(shè)計的快樂，具體的教學環(huán)節(jié)如下：

環(huán)節(jié)三：親自動手來搭建一個穩(wěn)定的高塔，材料：20 根吸管，環(huán)保紙黏土一袋。

具體要求：制作框架結(jié)構(gòu)高塔，要高還必須要穩(wěn)定；十五分鐘之內(nèi)完成探究任務(wù)；不可以使用其他任何材料。

小組討論：怎么樣才能建設(shè)出高又穩(wěn)定的塔，分析小組討論出來的方案，總結(jié)，完善。

教師：給出材料，進行展示，提出問題，總結(jié)成功的方案，指明需要注意的細節(jié)部分。

學生：對材料進行確認，了解規(guī)則，學生展開討論，進一步優(yōu)化方案，最后開始動作制作高塔。

4.檢驗與優(yōu)化

在建設(shè)高塔模型完后以后，組織學生對模型的高度進行測量，檢測抗風的性能，對實驗的結(jié)果進行簡要的分析，找出不足之處，加以改進。

環(huán)節(jié)四：同學完成了自己的作品。現(xiàn)在讓我們會來檢驗一下它吧，看看具體哪一個小組獲得最終的勝利？

規(guī)則：高度；穩(wěn)定。

經(jīng)過檢驗找出不足的地方，讓學生再次進行整改，整改后再次檢查。

教師：提出問題，然后組織學生進行再次檢查、整改。

學生：學生檢查，優(yōu)化方案并進行整改；再次進行檢查。

2.55.模型建設(shè)完成以后，讓高塔模型做得好的小組進行展示，做學生心中的榜樣，緊接著對各個小組進行分析，得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)高塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特點。讓學生經(jīng)歷一個完整的教學探究過程。具體教學環(huán)節(jié)如下：

環(huán)節(jié)五：小組展示作品，如果給你們更多一些的吸管，你們能建出多高的高塔？

教師：組織學生對作品進行展示，給出評價。

學生：學生總結(jié)，匯報交流得出來高塔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的特點。

結(jié)束語：

小學科學實驗就是基于小學生的興趣，合理利用小學生的好奇心和小學生愛好探索，研究的天性。教師可以把科學實驗作為基礎(chǔ)，在結(jié)合數(shù)學、工程、技術(shù)等有關(guān)的學科知識，把教學資源進行整合，這樣有助于學生構(gòu)建較為系統(tǒng)的研究思路。在新形勢之下，小學科學教師要從多角度去準確掌握STEM 的教育理念關(guān)鍵點，根據(jù)教學的內(nèi)容和學生的實際情況設(shè)教學環(huán)節(jié)，彰顯小學科學實驗課程的獨特魅力，全面提升小學生的綜合科學素養(yǎng)。