《小学科学拓展实验STEAM项目化的实践研究》——以鸡蛋保护器为例_百

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2024年1月6日发(作者：)

《小学科学拓展实验 STEAM 项目化的实践研究》 ——以鸡蛋保护器为例

【内容摘要】本文在生活化的情景中选题，立足于经典科学拓展实验鸡蛋保护器，推陈出新，通过对其STEAM项目化的研究，从多学科视角融合的实践探究，让学生经历别样的项目探究过程，激发学生的创新思维，增强学生的合作交流能力。

【关键词】拓展 实验 STEAM

通过适合小学生的趣味拓展实验STEAM项目化的实践研究，旨在提高学生的参与度和接受度并提高学生将多学科知识综合运用的能力。基于此将小学趣味拓展实验内容进行重构，设计出符合学生认知特点和能力水平的STEAM课程并实践。

1.

缘起——源于生活寻新意

（一）源于生活，提高学生兴趣

我们从生活息息相关的情景中提炼出相应的问题，根据学生的认知水平和解决问题的能力层次，来筛选适合四年级学生的项目研究。生活中，有许多易碎的物品，如鸡蛋、玻璃等，人们需要设计各种装置，避免运输中损坏造成的损失。因此我们以鸡蛋保护器的设计和改进为项目。生活化的情景让学生产生强烈的探究欲望，学生以生活经验为基础，在教师的指导下提出自己的看法，并从生活找寻问题解决的方法。

（二）高于生活，提升项目挑战

鸡蛋保护装置已经遍布生活各处。经典的实验需要创新才能适应时代发展的新需求，STEAM项目化研究给予小学科学拓展实验新的模式和新的活力。前苏联心理学家维果茨基的最近发展区理论就给了我们很好的启发2]：如果对学生的要[[1]

求太高，可能会使学生因达不到目标而失去信心；而对学生的要求太低，则又可能会使学生觉得太容易，而不去尽力。适度提升经典项目的要求，既能激发学生的探究欲望，又能触发项目的新活力。

二、构思——多维铺垫助创意

对于四年级的学生来说，STEAM项目化学习，在课程设计上容易出现形式“固化”、内容“难化”的问题，且学生没能循序渐进地学习，很容易失去兴趣、降低学习积极性。因此优化课程设计，构建合理的课程设计框架，保证学习内容的层层递进非常有必要2]。

（一）思维导图明要求

设计中，常见的失误是学生在未完全理解问题的约束条件以及如何衡量他们的设计是否真正起作用之前就着手制作和修改材料。将项目用思维导图形式呈现，有利于学生对思考问题进行系统描述和分析。导图也可激发学生的联想，把多方位思考直观呈现，所以通过思维导图的形式我们将鸡蛋保护器的相关设计形成流程图帮助学生从大量信息中筛选各阶段的重要信息，更清晰地展示学生的设计和解决问题的过程。

（二）搜集资料作铺垫

四年级学生刚接触STEAM项目化研究，是新的启蒙亦是挑战，学生可能会存在畏难心理，同时STEAM项目设计要求多学科融合的理念也是对学生多学科掌握能力的考量。鸡蛋保护器的设计和制作是经典项目，老师搜集各类丰富的资源并筛选和整合。通过阅读资料，帮助学生对装置的升级设计做知识储备，借鉴已有的相关经验，帮助学生搭“脚手架”让学生能顺利完成实验。

（三）简化设计降难度

从学生成长的角度看，设计思维的培养能够促进学生进行深度思考，在引导学生解决问题的过程中能够使学生抓住关键点，学会剖析与整合，激发学生的学习兴趣与动力。但设计思维的培养应该符合年龄特点，遵循“螺旋上升”理念3]。

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项目需要对鸡蛋保护器的装置设计并绘图，但四年级学生的设计构图往往只是脑海中的想法，如绘制成设计图纸操作难度较大，更多孩子还是边做边设计并修正。学生的设计图纸虽有一定的框架但体系较模糊，教师对学生的初步设计绘制适当降低要求，以鼓励为主，帮其树立自信心。设计图纸绘制简单，但辅以文字描述，同样能体现设计意图，类似的设计值得其他学生借鉴。

（四）就地取材更实用

《科学课程标准》指出：科学课程应具有开放性，这种开放性表现在时间、空间、过程、内容、资源、结论等多方面5]。四年级学生已了解生活中常见材料的各类性状，但教材的设计制作课程常常是教师指导下的固定模式，缺乏学生独立思考和大胆探索的机会，本项目实施需激励孩子做生活的有心人，大胆创新。学生在选择实验材料时，大部分都选自生活，需关注材料的易得性、典型性、生活性、趣味性等。生活化的材料选择，既能丰富学生选材的范围，也增加了制作材料的开放性，让学生在探究中创新，放飞学生的思维。教师可引导学生从“轻”而易得的生活化材料中层层筛选，充分发挥学生们的拓展和创新思维。

三、实践——多元思考促改进

通过教师的指导和学生的思考，并设计图纸、动手制作后教师将学生制作的鸡蛋保护器分为以下几类：降落伞型、外包装型、多面体型、双气球型。实验的改进是创造性的劳动，教师在挖掘实验内涵的基础之上，指导学生经历不断地摸索、实践，才能达到改进的目的。而我们的鸡蛋保护器也同样经历了不断改进和修正的过程，也是将鸡蛋保护器STEAM项目化研究的过程。

（一）数学思维“轻”装“简”制

材料的重量会影响鸡蛋保护器的简便性，教师用精确的电子秤来称量保护装置的重量，指导孩子用数学思维去核算材料的重量，从材料的特性去找寻替代材料。下图的降落伞装置的瓦楞纸盒较重，用较轻的泡沫代替，在不影响材料的抗震性的条件下减轻了材料的重量。

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教师在设计过程中提供常见的材料单价，指导学生依据组成材料的价格核算鸡蛋保护器的成本，以保证装置牢固性为前提，节约制作成本。根据材料成本制作成本表格对比不同装置的价格明细，学生分析得出降落伞型的装置是最节省费用。

（二）工程思维实践修整

纸上谈兵的设计最终还需要通过具体的实践才能检验其设计的合理性，在学生的多次具体实验中，发现很多问题。由于不当设计导致的散落等问题，促使设计一次一次被重新修整，让学生体验并学习工程师们在实践中不断改变和修整设计的做法4]。

材料的抗震性在装置组合后，受多方因素影响，同样的装置经过不同的装配又有不同结果。例如：在降落伞装置中，同样是用泡沫包裹鸡蛋两个都没破，降落伞本身就极大减轻了撞击时的冲力，而过厚的泡沫包裹不仅增加材料重量和装置成本，且保护鸡蛋时发挥的作用不大。

四、小结

在STEAM教育理念指导下，我们根据学生的年龄特点设计和开展“鸡蛋保护器”的研究制作活动，鼓励学生通过大胆创新、有效合作及表达交流，体会到科学活动的乐趣，并学会将零碎的知识系统化，实现科学、技术、工程和数学等各方面素养的提高。

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本文标签： 学生设计项目材料鸡蛋