STEAM教育理念在小學科學教學中的體現
——以“給冷水加熱”為例

章文沁

（蘇州高新區敬恩實驗小學 江蘇蘇州 215000）

一、教學對象的分析

本次課程研究選取江蘇省蘇州市一所實驗小學五年級某班的學生為對象。

之所以選擇該校，是因為該校的辦學理念比較開放，能夠接受新的教育，愿意拋開教材，進行創新嘗試；同時，學校的設備齊全，有專業的、供學生上課的科學實驗室和科學器材準備間。這些學生學段為高年級——小學五年級。選取原因主要是該年齡段的學生有一些了解外界信息的途徑，如電腦、手機等，具有一定的信息素養，動手實踐能力較強。且該年級的學生沒有太強的升學壓力，更有利于課程的實施。與中低年級的學生相比，他們也有良好的探究性學習的習慣和實踐動手能力。在他們學習過教材內容（五年級下冊小學科學教科版中的第一單元“浮力”和五年級下冊小學科學教科版中的第二單元“給冷水加熱”），且具有強烈的好奇心、濃厚的興趣、較強的動手能力及自我探索能力的前提下，教師能更好地開展STEAM教育教學工作。

二、教育教學實施過程

（一）提問

有趣、生動的課堂引入是課堂教育教學成功的基石。老話說得好：“好的開頭就是成功的一半。”在課堂開始時，教師利用多媒體展示一則最近某軟件上比較熱門的小視頻，讓學生看一看。視頻的內容為一杯紅色的水和一杯藍色的水，都用卡片蓋住了杯口，將紅色水的杯子倒扣在藍色水的杯子上，并快速抽掉卡片，觀察到兩杯水融合成了綠色；將藍色水的杯子倒扣在紅色水的杯子上，并快速抽掉卡片，觀察到兩杯水沒有發生融合，上面是藍色水，下面是紅色水。

一個簡短、有趣的短視頻時長僅1分鐘，但可以大大提升學生的好奇心與學習探究的欲望，引導學生進入研究性活動。用簡短的視頻讓學生產生疑惑，讓學生自己說一說想法，從教師講出課題轉變為學生提出問題，放手讓學生自主思考探究，很好地引出了這一課。

（二）想象

在此階段，學生需要根據已有的知識和生活經驗提出設想、問題，想一想為什么。學生的想象千奇百怪。小學生的思維發散性是需要鼓勵的。教師不要急于肯定或否定學生的答案、猜想。如學生認為水不一樣，教師就要問怎么不一樣，并引導學生用實驗來說話。

（三）計劃

學生根據小組設想，設計實驗過程，準備實驗器材：藍紅色的色素、冷水、熱水、兩個燒杯和兩張卡片。考慮到可能無法直觀地區分冷、熱水，學生就在實驗材料中添加了藍、紅兩色的色素。不同小組可能會提出不同的添加方案，就會得出不一樣的結果。因此，在這里，教師可以給學生規定：藍色色素表示冷水，即在冷水中加入藍色色素；紅色色素表示熱水，即在熱水中加入紅色色素。這通常會得到兩種不同的實驗方案：

方案一：

（1）將冷水倒入燒杯中，滴入藍色色素，并加蓋卡片；

（2）將熱水倒入燒杯中，滴入紅色色素，并加蓋卡片；

（3）將藍色冷水燒杯倒扣在紅色熱水燒杯上；

（4）快速抽取卡片并觀察。

方案二：

（1）將冷水倒入燒杯中，滴入藍色色素，并加蓋卡片；

（2）將熱水倒入燒杯中，滴入紅色色素，并加蓋卡片；

（3）將紅色熱水燒杯倒扣在藍色冷水燒杯上；

（4）快速抽取卡片并觀察。

兩種不同的實驗方案，學生可以根據自己的猜想選擇。

（四）規劃

接下來是實驗探究過程。這個過程中的注意事項也需要教師提前提醒，讓學生說一說需要注意什么，如燒杯的使用、杯口要對準、快速抽卡牌等，還要讓學生注意桌面的整潔，用好手邊的干抹布，以備不時之需。

學生可按照兩種不同的實驗方案，自己實驗，得出結果：冷水在上、熱水在下的時候，兩者相融；熱水在上、冷水在下的時候，兩者不相融。

熱水受熱，體積膨脹，但重量沒有變化。這樣的熱水密度就變小了。熱水就好比1克的棉花，巨大一團；冷水就好比1克的鐵塊，非常小。當棉花放在鐵塊上，兩者不相融，棉花會輕輕浮在鐵塊上；相反，當鐵塊放在棉花上，兩者相融，鐵塊就陷入棉花里了。雖然這樣的形容不一定嚴謹，但小學科學中還不涉及“密度”一詞。這也是為了給初中物理知識奠定良好的基礎。

（五）創造

那么，怎么證明水受熱密度變小是因為體積膨脹了呢？這就需要學生運用自己的創造力，設計實驗。為了學生設計實驗更方便，教師要一一介紹提供的實驗素材，包括試管、冷水、酒精燈、試管夾、氣球皮、橡皮筋、放大鏡、天平、砝碼等。

學生自己想出一些實驗方案后，教師要把學生說得最好的一部分方案結合起來，用試管代替燒杯，試管口用氣球皮和橡皮筋封住。在實驗中如何加熱呢？學生應利用酒精燈和試管夾。在加熱前，學生可以先用天平測量重量。加熱后，學生要觀察氣球皮是凹還是凸。最后，學生要再測量一次熱水時的重量。

教師要提醒學生一些操作的注意事項：本次實驗需要注意什么呢？試管為什么要裝滿水？（防止空氣的進入。）試管內是否可以留有空氣？（空氣會影響實驗的準確性。）加熱后的試管要擦拭干凈后再進行測量，以免誤差。最后，學生還要注意使用酒精燈加熱的注意事項。

學生設計實驗，并進行實驗探究，分析和整理實驗結果后，就能得出本課的重點，即冷水加熱后，重量不變，體積變大。

（六）提升

為了提升和鞏固，教師要提出新的問題，讓學生利用本課所學的知識，學會一些生活小竅門，如熱水壺中的開水不能裝太滿等。