建構“學與做+STEAM”特色課程

〔摘" "要〕" 《義務教育小學科學課程標準（2022年版）》在學科關聯建議中提出“倡導跨學科的學習方式”。落實新課標的理念，在新時期的課堂教學中如何培養學生的核心素養，關鍵是學習方式、教學模式的轉變以及評價方式的變革。STEAM教育是基于真實問題情境發生的，將科學、技術、工程、藝術和數學進行跨學科融合，培養學生的綜合能力。文章以科學學科項目化課程《小小橋梁工程師》為例，具體探討“學與做+STEAM”特色課程的構建策略。

〔關鍵詞〕" 小學科學；“學與做+STEAM”特色課程；建構

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 05" " 091-093

STEAM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、藝術和數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養。科學、技術、工程、藝術和數學之間存在著相互支持、互補和相互發展的關系。只有通過相互碰撞，學生才能實現深度學習、理解學習，真正培養不同的能力和認知。因此，STEAM教育開發的綜合人才將是未來社會的主要需求之一。

一、指向核心素養培養的“學與做+STEAM”特色課程

（一）STEAM教育對學科素養的培養

STEAM教育包含了科學、技術、工程、藝術、數學五大學科，對學生的培養提出了多重素養層面的要求：其一是科學素養，要求學生運用科學知識科學看待和面對這個自然世界；二是技術素養，培養學生使用、管理、理解和評價技術的能力；三是工程素養，讓學生了解工程設計與開發過程；四是藝術素養，培養學生審美觀念、鑒賞能力與創作能力；五是數學素養，培養學生解決多種情境下數學問題的能力。

（二）小學科學課程內容與STEAM教育

新版課標中，把科學課程內容分為物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四大領域。在技術工程領域中，學生需要利用所學的各個方面的知識，針對某個問題進行“設計—制作—測試—再設計—再制作—再測試……”，在“做”科學中加深對知識的理解和體驗，提高探究的能力。技術與工程領域的學習過程與STEAM教育的理念有很多相同之處。

（三）指向核心素養的STEAM課程體系的建構

自2016年以來，STEAM教育越來越多地走進中小學，成為學校實施創新人才培育的熱詞。學科拓展類課程，指的是基于STEAM理念繼續對科學課程的內容做深度和廣度的延伸設計與教學；跨學科類課程是指根據學生實際生活中某一個現象，生成研究主題，確定研究對象，設計研究方案，圍繞這一現象開展一系列探究實踐。通過小組合作討論可以解決問題的方案，利用器材建構實物模型作品，研究并完善解決方案，解決生活中的問題。

二、指向核心素養培養的“學與做+STEAM”特色課程建構

“學與做+STEAM”特色課程的構建，有利于學生科學興趣培養、科技知識教育、科技技能培養、科學思維能力培養和科學素養培養。下面以蘇教版五年級下冊《蛋殼與薄殼結構》一課與教科版六年級上冊《用紙造一座橋》一課的融合為例，具體探討STEAM課程的實施。

（一）STEAM理念下的課程融合

五年級下冊“仿生”單元中《蛋殼與薄殼結構》中有用紙做一座拱橋和平橋并比較這兩座紙橋的承重力的實驗，目的是讓學生認識到拱形結構承重力強的特點，但這一部分在教材中篇幅占比比較小。而教科版六年級科學“技術與工程”領域中，《造一座紙橋》是課程體系中的一堂基礎課，這堂課是專門用一節課的時間去做紙橋，讓學生用所學的形狀結構特點去設計紙橋。結合這兩節課可以做一個融合課堂。課堂上十幾分鐘的制作時間轉瞬即逝，大家紛紛呈現出自己的成果，有直梁橋、拱橋、鋼索橋……有的小組的橋站立很穩定，但承重稍微差點；但也有小組的橋只是站立穩定，一放上重物就塌了；甚至還有小組的橋還沒造好，站都站不住……學生們意猶未盡。制作一個橋梁模型是一個長時工程實踐過程，受材料、時間、實驗效果等多方面的制約，很難將這個活動高效、完整地在課堂上呈現。所以，我們可以利用課后服務時間，專門開設STEAM教育課程《小小橋梁工程師》，讓學生根據已有知識、材料和限制性條件對制作任務進行研究設計，并把這個任務轉化成操作，通過控制相關變量，最終完成作品的制作、改進和創新，旨在培養學生勇于探索的創新精神、善于解決問題的實踐能力。而創新實踐是中國學生發展核心素養之一。

（二）STEAM教育理念下的課程實施

1.問卷調查，確定驅動問題。為了準確分析學情，讓教學更有針對性和實效性，我們對六年級全體學生采取問卷星的形式進行了調查。我們綜合問卷結果，師生協同合作、共同探討、綜合考慮，最終確立驅動性問題——同學們能化身橋梁工程師，在學校路上建設一座過街天橋嗎？

2.集體研討，明確學科知識。從前面的課堂小組學習情況來看，學生造橋失敗的主要原因是他們缺乏“橋”的知識。所以，在課前我們聯合了各學科教師做了一些關于橋梁的微課視頻，提前讓學生了解，自主學習，初步了解“橋”的構成原理及所需學科知識。

3.創設情境，引出學習主題。在課程實施過程中，首先利用短視頻，出示4個國內外著名的大橋——趙州橋、維琪奧橋、金門大橋、米約大橋，那么，這些橋都是什么橋呢？它們都有什么特點？在此基礎上，創設如下任務情境：學校路上將建造一座過街天橋，方便人們通行，如果你是一個橋梁設計師，你能綜合運用所學的橋梁知識和技能，設計制作一個橋梁模型嗎？嘗試搭建一座能承重不少于4個鉤碼，寬度10厘米、跨度 30 厘米的橋梁模型。

4.任務驅動，開展小組活動。任務一：我來解密橋。首先是提出問題，比如：什么樣的橋才穩固，能夠承受足夠的重量？需要使用什么材料？如何連接這些材料？三角形該如何運用？……帶著這些問題，學生開始查閱資料和圖片。大多數橋梁都會在橋墩的建造過程中引入三角形支撐的元素。三角形穩定性是指三角形有著穩定、堅固、抗壓能力強的特點。在很多國家的建筑中都有三角形的應用，如埃及金字塔、故宮和埃菲爾鐵塔；一些建筑橋梁的工具也是以三角形形狀制造的，如起重機、三角形吊臂。只要三角形的三條邊的長度被完全確定，那它的形狀面積也會被確定下來，這個就叫三角形的穩定性。

任務二：我來搭建橋。①一輪嘗試，搭建橋梁。在美術老師的引領下繪制橋梁設計草圖，構建模型。那么，所構建的橋梁承重力如何？測量橋墩之間的跨度是否達到 30 厘米或以上，然后放上一定的鉤碼進行測試。在加放重物時應該慢慢增加重量，增加到 4個鉤碼而橋沒有發生明顯變形，則制作成功。各小組展示制作的橋梁并進行測試，并在全班分享交流制作中的問題與提高橋梁承重的策略。在此過程中，分別請不同達標等級的組介紹，互相學習長處，互提修改意見。理清問題之后，小組針對遇到的問題，運用獲得的概念和經驗，展開再設計。②二輪完善，改進作品。在相互交流意見后，各個小組繼續對所設計的橋梁進行二次改進和完善，再次檢測改進后的橋梁和承重效果。在此過程中，學生需要對兩次制作橋梁的結果進行對比分析，思考對原設計做了哪些改善和調整？改進后的橋梁有沒有進步？又是如何做到的？如果沒有進步，其原因在什么地方？可與老師共同商討，進一步完善方案。這一次，學生能夠嚴格按照自己的再設計進行再制作，并表達想法。在比較兩次作品的優劣中進一步深刻構建科學概念，培養工程思維。③三輪挑戰，創新思維。在科學課課堂中，學生設計的橋很多都無法承重，除了沒有及時做完的小組，其他小組失敗的原因大部分都出在結構上，所以在這次跨學科課程學習中，需要重新設計結構，來盡量提高橋的承重。在材料不變的情況下，如果要增大橋梁的承重量，該如何進行改進呢？在這一環節中，材料不變，增加承重能力的挑戰蘊含著需要對科學概念更為恰當地運用，需要學生更加專注地應用已經形成的概念，持續運用工程思維。在不斷嘗試下，學生們制作了一座新的紙橋。新的紙橋有一些進步，但承重沒有明顯的突破。為了提高橋的承重力，有的學生提議采用3D技術進行嘗試。在信息技術教師的指導下，首先在3D MAX軟件上進行橋的繪畫，然后直接利用3D打印技術，把畫下的橋打印出來，學生相互交流，并進行性能測試，然后一一進行展示和交流。從這次動手制作的成果來看，大部分學生的橋都能很穩定地站立，橋的總體承重能力都有所提升，從最初只能承重100g、200g，到現在普遍上都可以承重2千克甚至更多。但仍有小組橋的承重相對比較差。經過總結和分析，發現還存在的問題有結構不穩定、承重不足，如有一組的橋墩只用了薄薄一層材料，經過承重測試后就斷裂了。

任務三：我來宣傳橋。 作品制作完成后，成員上臺介紹本組作品的名稱、特點，回顧項目歷程，對本次學習活動進行反思。

5.課程反思，提煉教學經驗。在《小小橋梁工程師》STEAM課程學習中，充分突出了學科融合性：科學教師幫助學生了解橋梁建設的科學原理和工程技術，引導學生運用技術知識和工具，設計和制作橋梁模型；數學教師將三角形具有穩定性這一數學知識與實際問題相結合；語文教師引導學生進行寫作和口語表達，如在“我來介紹橋”這一環節給學生搭建支架，讓他們創意寫作并以小組為單位進行匯報；在建設橋梁前由美術教師引導學生畫出自己心中的橋梁草圖，這樣做激發了他們的藝術天賦和創造力；信息技術指導學生利用3DMAX對橋梁進行創造性設計，以提高橋梁的承重力。通過語文、數學、科學和美術以及信息技術學科的綜合教學，我們激發了學生對橋梁的興趣和學科知識的探究欲。學生們運用了數學原理、科學概念和工程學、美學知識等，在具體操作過程中獲得了全面的成長。他們通過團隊合作和創新創造，建成了精美的橋梁模型，展示了解決問題的能力和藝術才華。

三、結語

STEAM教育不僅是五個學科知識的簡單融合，更是一種新的教育理念，注重學習與現實世界的聯系，在學科之間、書本知識與人的核心素養之間架起一座橋梁，相互支撐，相互補充，共同發展。我們將在開展STEAM創新教育之路上，努力探索，不斷前行，踐行每個學生不可能都是第一、但每個學生卻是我們的唯一的育人理念。

參考文獻

[1]楊力，畢思彤，苗嘉敏，等.STEAM教育理念下小學科學課程的有效實施研究：以《聲音的傳播》為例[J].江西化工，2023（4）：110-113.

[2]侯萬鳳.基于大概念的小學低年級STEAM教學活動設計與應用研究[D].桂林：廣西師范大學，2023.

[3]滕潔梅.面向小學低年級學生創新素養培養的STEAM教學模式構建與應用研究[D].桂林：廣西師范大學，2023.