感谢遇见你 ——一个科学老师与STEAM的美好相遇

  感谢遇见你  

——一个科学老师与STEAM的美好相遇

成都市解放北路第一小学校 唐春秀

  1. 初闻:

    2017年5月学校成立了一个区级课题研究小组“小学中高段STEAM项目的实践研究”,“很不幸”被强拉入这个小组,课题组成立大会上初次听到你的名字。

  2. 初识:

    话说既来之则安之,既然摆脱不了认识你的宿命,那就先来查查你的老底(翻看课题组提供的各种资料加上询问无事不晓的度娘),得到以下信息:

    STEAM是五个单词的缩写:Science(科学), Technology(技术), Egineering(工程), Arts(艺术), Maths(数学,最先由美国提出。近年来STEAM教育越来越受到重视,其核心理念是:所有的学科都可以也应该相互连接,学生需要了解各种知识和技能是如何在解决实际问题时相互连接和相互交叉的。学习不仅仅是培养科技人才,而是让学生参与跨学科的学习,打破传统的学科界限。美国和其他发达国家的实践证明,STEAM课程的开设,对于培养学生的综合能力、创新能力起到了良好作用。因此,我国在“十三五”规划中就明确提出:探索STEAM教育、创客教育等新教育模式,使学生具有较强的科技信息意识与创新意识。.随后,各类STEAM创业公司如雨后春笋一样冒出来。一些地区的学校和教育机构也如火如荼地开展起来,甚至有学校专门请国外STEAM教育专家过来指导,但是总体上来说,中国的STEAM教育在之前很长一段时间内还处于特别初级的阶段。没有体系,没有深度,停留在对科学实验或教学内容的拼凑,这是市面上的很多STEAM机构的本质。

    三、再识:

2017年2月,《义务教育小学科学课程标准》首次从官方的角度提出了STEAM教育的标准,结束了此前国内对于小学科学课程没有统一标准的局面。作为一个科学老师,曾有很长一段时间被一个问题困扰:我们学习的这些科学知识在生活中到底应用了多少?通过课堂实验的操作后,他们真能将所学应用在生活中吗?STEAM这种新型的课程理念就彻底解决了我的这一困惑。

在最初接触这个词语的时候,我也不太了解STEAM课程的到底是怎样一种课程,更别说要上一堂STEAM课了,身边的很多人甚至将其与之前的学科大融合混为一谈。正在此时,学校给了我外出学习的机会,参加了中国教育科学研究院在青岛举行的“STEAM教育与学校课程建设”学术论坛,通过这次学习,我对这个课程终于有了更清晰的认识:STEAM就是一种项目式学习方式,我们生活中常遇到需要解决的某个问题就是一个项目,在解决这个项目时我们自然而然会应用到各方面知识,这实际上就是一个各方面旧知识的提取应用过程,甚至还包括目标明确地习得完成这一项目所涉及到的某个新知识并同时加以应用,这种学习方法不仅加深了对旧识的认知还能更准确地掌握新知识。

就拿小学科学教科版四年级下册《电》单元为例。现在的你还记得当时是怎么学习“电路”知识的吗? 老师在讲台上讲,学生在下面听,然后四人小组合作组装一个由小灯泡、电池和几根导线组成的简单电路,能点亮小灯泡,学生就会很兴奋。回想一下,这些知识你在生活中使用过吗?要让知识真正内化为学生的知识,让知识为人所用,学生就需要自己去建构关于电路的知识。怎么建构?不如去拆一台电脑,不如一起做一个跳舞毯、音响、遥控器、台灯或者任何东西。

四、初探
    在开学之初,我便开始思考怎样利用STEAM教育理念来增强学生对电路知识的应用能力。最后,综合学生和老师的实际情况,我们确定让孩子们完成一个相对简单的项目:设计制作一个会变色的台灯。没想到,这看似简单的项目,在实际操作过程中却遇到了种种麻烦,也正是因为这种种麻烦,才让学生收获不少。在整个项目中,学生主要经历了以下过程:

1、电路知识的回顾

学生主动回忆复习小学科学四年级学过的电路知识,再次明确串联电路和并联电路的区别,并选择并联电路来完成不同颜色的灯之间的连接。

2、电路材料的选择

曾经的科学课堂实验用的小灯泡亮度不够,且易烧坏,色彩单一,我们一下就想到了节日装扮中常用的发光二极管,于是我们便进行了尝试,虽然最终因为其亮度不够以及不好固定而被淘汰了,但在这个过程中学生学会了怎么判断发光二极管的正负极,知道了发光二极管的连接方法。在电子市场商家的建议下,我们决定用台灯中常用到的led贴片灯,并在灯的贴片后加装上了散热片,可以增长灯的使用寿命。根据led灯的工作电压在3v左右,我们确定用两粒CR2032纽扣电池作为电源,并配上相应的电池盒。

  1. 开关

    在开关的选择上,我们先尝试了一般科技小制作中常用的3脚拨动开关,经试验后发现这种开关太小,不便于安装操作,并且只能达到改变灯光颜色的目的,如果要灭灯,还需要切断电源,很不方便,经过多次在电子市场的考察,我们将3脚拨动开关换成了船型开关,以上问题便迎刃而解了。

  1. 台灯外型的设计(3d打印技术的应用) 

            一个真正成功的作品不仅要实用,还要有足够吸引人的外型,所以,艺术设计也决定着一个项目的成败。孩子们群策群力,发挥想象,用了两周的时间将自己心目中最好看的灯设计了出来,那怎样的技术可以让我们将图纸变为实物呢?这时,学生们马上就联想到了陪伴他们快一年的3d打印技术了,不错,这真是一个艺术设计与3d打印的完美结合!孩子们马上开始了实施,测量开关、电池盒和灯的尺寸(预留安装孔),计算灯座的长宽高,完善图纸,建模,打印,组装,失败后分析,再改图纸,建模,打印,再组装,每个小组都经历了至少两次修改,才完成了一个满意的台灯外型。

  2. 将电路组装进台灯(工程学的初体验)

    为了让学生建立一定工程造价的意识,我们为每个小组只提供了两种颜色的导线各30厘米,根据各自灯的大小,可自行裁剪。第一次做时,有两个小组的学生拿着导线就开始剪,最后连接时才发现长度不合适,未能完成组装,在吸取成功小组的经验后,他们选择了先量一量,比一比,再剪,最终顺利完成了组装。在整个过程中,学生经历几次尝试后还自创了一些办法来区分导线的正负极(当电路埋入台灯后,学生无法看到到底哪根线连接着led灯的正极,哪根线连接着负极,可能造成反向连接电源,灯无法亮的后果),如用线的颜色区分,用线的长短区分等,可见,孩子们在解决实际问题中在主动思考,寻找简便方法。

    5、成品展示,分享经验感受(语言表达能力的提升)

    在这次活动中,曾经胆小、内向、在课堂中不善于表达的孩子,为了做好展示,都做足了准备,站上讲台侃侃而谈,无论是对设计灵感来源的介绍还是制作过程的感悟与收获,都无不展示出了他们的勇气与创造能力,我深深地被这样一群了不得的孩子感动了!

    五、收获

    (一)学生

    1、科学旧知的提取,学会应用,思维缜密,习得方法

    电路知识的应用,学生发现在完成实际项目的过程中,仅靠课本上的理论知识是远远不够的,比如在课堂上我们只感受了串联电路和并联电路的区别,有了这个知识我们只知道要做一个可以改变颜色的台灯需要并联电路,那么怎样连接一个更稳定的电路,怎样将这样的电路隐藏在台灯外壳里;选择什么样的电池既方便小学生安装,又能达到一定的功率呢;确定了电池还要考虑用怎样的电池盒,怎样的灯泡能用这样的电池驱动,灯的通光性、稳定性、安装的便捷性;灯怎样散热;用怎样的开关既能控制灯的亮与灭,又能控制颜色变化等等,诸如此类的问题都会影响到整个作品的呈现。在这样一个过程中,学生学会了更细致的考虑问题,学会了从各处去寻求问题的答案,包括从电子市场的商家处。

    2、习得新知:艺术与3D打印的完美组合

    知道一个作品的呈现还需要有漂亮又有新意的外观,从而调动了学生的艺术细胞,同时还要考虑,用怎样的材料做台灯的外观可以随心所欲,尽情发挥自己的艺术创造。孩子们一下就想到了已在我们学校满一周岁的3D打印技术了。此时学习过该项技术的学生就会显得如鱼得水,大显身手,同时也会在实物的设计中发现精确尺寸的量取对作品拼接安装的重要性,而对这一技术还不熟悉的学生也可以通过此次活动习得这一新型技术。

    3、工具的使用,意志品质的提升

    在模型的拼装过程中去发现并学会使用更适宜于小学生使用的拼接工具,如热熔胶枪。特别是在这些工具的使用中,学生的专注力,意志力都得到了异常提高。曾经一次上课,一个女生不小心将热熔胶枪中刚熔化的胶滴在了手上,手瞬间被烫掉了一大块皮,当时的我看着这一幕都有点惊慌失措,出乎意料的是这个女生居然没有流露出任何痛苦的表情,甩甩手,还打算继续她的拼接工作。我真的被这样一个坚强的孩子给震惊到了,还是赶快让她停下来,去医务室擦点药,她却很镇定地对我说:“以前也有小朋友不小心烫到过手,但都没关系,过几天就好了。”当时真的觉得,孩子们成长了,不仅仅是在知识水平上,还是在情感态度价值观上,他们都得到了提升,以后没有什么可以打倒他们。

    我想对这些孩子说,不论长大后的你们做什么工作,你们一定会是成功者!

  1. 老师

    1、 教学理念的改变

    科学是与STEAM课程最容易融合的一门学科,在对STEAM有了更深层次的了解后,我认为科学的教学不仅仅是科学知识的传递,科学方法的训练,也不仅仅是科学实验探究,更重要的是让学生运用所学所知有目的地解决实际所需,只有当他有需求时,才会有动力去习得完成需求所必须的知识。所以,我认为真正的STEAM课程应该是联系学生生活实际,激发学生的兴趣,让学生参与从计划的制定到材料和工艺的选择,再到作品的呈现以及最后的交流评价整个过程。在之后的科学课程教学中,我会有意识的向STEAM靠近,逐步做到将课堂交还给学生。

    2、“教学相长”带给我的惊喜与感动

        正所谓“教学相长”,在带领孩子们解决他们想要解决的问题时,当孩子们对某个问题不懂时,下意识的会先问老师,这就刺激着老师成长。首先,你会想办法去寻求答案,其次你还会教他们怎样从其他途径寻求答案。当他们在你没有把所有细节都交代清楚时,他们有了自己的方法(比如在连接台灯的内部电路时,因为电流必须从二极管正极进负极出,发光二极管才会亮,但当灯和线都被埋在台灯的灯柱里时,我们就没办法看到哪根线是接的灯的正极,哪根线接的负极,从而不知道电池的正负极到底该连到哪根线上,这时,我就发现有的学生用到导线的颜色来区分,而有的学生用到长短来区分,说明在整个过程中,学生真的是在动脑思考、在总结,最终找到自己认为便捷的方法),这确实给了我很大惊喜与感动,甚至可以说是成就感:原来我的孩子们是可以的,他们是这样能干的!

    当看着孩子们仰着小脑袋大胆畅想时,看着他们对着设计图不停修改时,看着他们拿着自己的作品侃侃而谈时,我真想说:感谢孩子们,因为有你们,我的生活变得更有亮度;更要感谢你——STEAM,因为你,孩子们有了更大的发挥空间,因为你,我找到了科学课的真实意义!

    这便是我与你最美好的相遇……