“簡單電路”單元項目式學習的STEAM創新

林慧文

〔摘? ? 要〕? 本研究以蘇教版小學科學四年級上冊“簡單電路”單元教學為例，探討 STEAM 創新教育在小學科學課堂上的具體應用。STEAM是一種以項目式學習、問題解決為導向的課程組織方式，注重跨學科的綜合性學習，強調理論與實踐相結合的教學方法。“簡單電路”單元項目實踐活動包括“妙筆生花我會畫”“巧思智想我梳理”“變廢為寶我能行”以及“科技創新我最棒”等環節，以學生發展為導向，以學生的知識經驗、思維水平和動手能力為基礎，綜合運用學科核心概念和跨學科概念，通過動手動腦，解決真實情境中的實際問題，指向創造創新能力的培養，讓學生能夠真正感到學習帶來的快樂。

〔關鍵詞〕? 小學科學；STEAM；簡單電路；跨學科實踐

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 09? ? 073-075

一、“簡單電路”項目背景

《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出：要確保學生有充足的時間探究、實踐與思考，在學習學科核心概念的基礎上，理解跨學科概念，并應用于真實情境。其中真實情境的問題是相對復雜的，需要同時運用多個學科的知識和技能來解決。科學、技術、工程、藝術與數學的英文單詞首字母組合即STEAM?，是一種以項目式學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、藝術、數學有機地融為一體，以整合的方式促進核心概念、跨學科概念的學習，在情境中遷移應用，解決真實世界的問題。近年來，中小學校積極探索跨學科實踐，在取得成果的同時也出現了一些問題。如不少STEAM教育是“產品”導向，而不是“學生發展”導向，忽略了學生技術與工程實踐素養的提升。為此，筆者選擇了“簡單電路”這一單元案例進行設計研究。電學知識作為STEAM教育的一部分，通過項目式學習在小學生中的實際應用，旨在引導學生通過動手實踐、合作探究的方式，更深刻地理解和應用科學知識。在這個背景下，我們將關注如何通過“簡單電路”單元，結合妙筆生花、巧思智想、變廢為寶和科技創新等實踐活動，使學生在STEAM教育中取得更為豐富的學習體驗。通過這一具體案例，我們期望為小學科學教育中的STEAM創新教育提供有益的經驗和啟示。

二、“簡單電路”項目式學習內容與目標分析

簡單電路是蘇教版小學科學四年級上冊第四單元內容。“電”對小學四年級學生來說并不陌生，生活隨處都需要電，光電設計師通過自己的設計點亮和美化世界。電隨處可見，但又充滿神秘感。如何通電可以讓物體發光？怎樣設計電路可以讓物體發光變得有規律？種種疑問值得學生去探索，但是若僅停留在知識層面的探討，對電的研究則會過于晦澀，難以理解。本項目利用真實情境下為家人制作新年賀卡，通過設計制作紙電路作品，突破本單元中“電”的教學重難點。學生在項目中以電路設計師的身份，做著該領域專業人員所做的“真正的工作”，體會到學習知識并不是為了完成作業本上的作業，而是能真正地服務他人和自我的，能看到知識是如何被應用的。同時，四年級學生通常對于能夠動手實踐的物理類知識十分感興趣。小學科學階段對學生科學知識掌握的難度相對不高，但對于培養學生的關鍵能力與必備品格提出了一定要求，這就需要拓寬學生學習的廣度而非深度。

本單元跨學科學習內容以及素養培養目標，如表1、表2。

三、“簡單電路”項目流程框架與成果展示

在“簡單電路”單元的項目式學習中，我們創設了制作新年賀卡的問題情境，構建了以“問題需求—規劃設計—加工制作—展示評價—改進創新”為核心脈絡的完整的項目式學習活動內容。引導學生在完成任務的過程中，培養規劃設計能力、工程實踐能力和評價選擇能力，更好地引領項目式學習的開展。

學生將通過一系列富有趣味和實用性的活動，鞏固并深化對電路原理的理解，同時培養解決實際問題的能力。在進行項目之初，學生要明確問題需求：新年即將來臨，如何制作一份會發光的賀卡送給家人、朋友。其次，展開規劃設計，通過“妙筆生花我會畫”這一活動環節，學生將運用繪畫技巧設計紙電路圖。這不僅要求學生準確地呈現電路的連接關系，同時促使他們將抽象的電路原理以形象的圖形呈現出來，從而更直觀地理解電流的流動路徑，這也是學生進行頭腦風暴的過程。在“巧思智想我梳理”活動環節，學生以紙電路為主題，撰寫電路的來歷，并繪制思維導圖手抄報。通過整理和展示對電路知識的全面理解，學生在表達的過程中鞏固了所學知識，同時提高了文字表達和圖示能力。在“變廢為寶我能行”這一實踐活動中，學生需選擇合適的材料，根據設計的紙電路圖，親自動手制作屬于自己的紙電路作品。此外，鼓勵學生考慮環保和節能因素，培養對可持續發展的意識。在“我的電路我展示”環節中，學生間進行互相交流評價，根據評價表進行評分；最后通過“科技創新我最棒”活動，學生將進一步完善和加工他們的作品，思考如何提高作品的穩定性和美觀度，使電路作品更富有創新性。例如引入新的元素或改變連接方式，還包括藝術上的創新，如設計獨特的外觀或創造性的燈光效果。教師強調鼓勵學生開展科技創新的思考，培養學生在實際應用中解決問題和創新的能力，這個環節，激發了學生的創造力，促使他們在實踐中不斷提升并創新電路設計，培養科技創新的意識和能力。這些項目式學習活動的設計，不僅使學生更深入地理解了電學知識，同時培養他們在實際情境中解決問題的技能，提高了他們對STEAM教育的興趣和參與積極性。在加工制作過程中，引導學生思考如何使電路作品更富有創新性。

上述各環節，學生是主動思考學習的過程。教師鼓勵學生大膽創新、積極思考，培養學生在實際應用中解決問題和創新的能力，激發學生的創造力，讓他們超越基本的電路連接，思考如何將所學知識應用到更高層次的創新中。通過注重美學和創新，學生將在科技創新的過程中培養出更廣泛的技能，包括團隊協作、問題解決和創意思維。整個過程，為學生提供一個全面展示STEAM素養的機會，同時激發他們對科技創新的興趣和信心。

四、結語

“簡單電路”項目中設計的活動是典型的跨學科實踐活動，注重“學生發展”導向，通過真實情境激發學生的興趣和培養實際問題解決能力。在“問題需求—規劃設計—加工制作—展示評價—優化改進”等一系列活動過程中，學生不斷經歷頭腦風暴，發展了學生技術與工程領域的實踐素養。在真實挑戰過程中，適切的評價、教師引導、提供學習支架，充分激發了學生的問題解決意識，調動了學生的元認知能力，促進他們明確學習目標，監控自我學習過程，反思學習過程與結果。項目指向真實的任務，任務目標來自學生身邊，這使得項目任務更具生活化和情境化，有助于學生的認識和理解。學生在解決該任務問題的過程中，需要學習并綜合運用跨學科知識，如學生在設計前期需要了解材料、尺寸計算等數學問題；在制作時需要掌握各類工具的使用、各類材料的切割與組裝等工程技術問題；在設計賀卡燈光閃爍時還要考慮如何呈現最佳效果，使其更美觀等。學生是在解決項目驅動性問題的過程中，逐步運用了各個學科的知識。從某種程度上說，這些學科也成為項目的一部分，學科之間的界限變得更加模糊，它們是有機融合在一起的。而學生也深刻體會到，要解決一個真實問題，需要不斷運用各方面的知識與技能。在跨學科解決問題的過程中，發展了學生的核心素養。

這種學習方法不僅提升了學生對科學知識的掌握水平，更激發了他們對?STEAM?領域的濃厚興趣。項目式學習不僅僅是為了傳授知識，更是為了培養學生的實際應用能力和創新精神。將理論知識與實踐相結合，學生更容易理解抽象概念，并在解決實際問題中更具自信心。STEAM創新教育的推廣，可以培養學生的綜合素養，增強其適應未來科技發展的能力，對社會產生積極的影響。

在未來研究方向和教學改進方面，筆者提出如下建議。

1.進一步深化項目式學習的設計和評估體系，以確保學生在實踐中能夠全面掌握科學原理。

2.進一步探討如何更好地將STEAM教育整合進課程體系，并提升教師運用STEAM?教育的能力水平，促進STEAM教育在更廣泛范圍內的應用。

3.構建多元化的評價方法，更全面地了解學生在STEAM項目式學習中的表現，進一步優化教學策略。

綜上所述，項目式學習在小學科學“簡單電路”單元教學中的應用，為學生提供了獨特而豐富的學習體驗。通過對STEAM創新教育的推廣，我們可以期待培養更多具備綜合素養的未來科技人才。

參考文獻

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