探索《做一顶帽子》的STEAM微项目设计

◇王明光（浙江：杭州市文海实验学校）

2017 版《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学不仅是一门基础性、实践性课程，而且是一门综合性课程，需要尝试综合运用不同领域的知识和方法理解自然现象和解决实际问题。课程标准同时也建议倡导跨学科的学习方式，鼓励教师尝试用项目学习、问题解决为导向的课程组织方式去开展教学实践。小学科学课的教学与STEAM 教育理念在很多方面非常契合，尤其是涉及工程与技术领域的相关内容。因此，很有必要用STEAM 理念对小学科学课的学习内容进行整合、重构、开发，并予以实施，这也有利于落实小学科学课程标准。本文将以基础课《做一顶帽子》为例，利用STEAM 理念，将其重构为一个微项目。这种以项目形式的教学有助于提高学生的动手能力，培养学生的工程设计能力、解决问题的能力、创新思维能力。以下将从教学分析、项目过程设计、项目实施过程、评价设计、实施分析等方面，探索《做一顶帽子》的STEAM 微项目。

一、教学分析

（一）学习对象分析

这一项目的学习对象是小学二年级的学生。这个年龄阶段的学生有着非常强烈的好奇心和探索欲望。在本项目学习之前，他们对周围物品的组成材料已经有了基本的认识，能够观察和描述常见材料的一些特点。对于微项目中的“帽子”，学生还是比较熟悉的，比如，游泳用的泳帽、建筑工人戴的安全帽、饭店里厨师戴的厨师帽、太阳下人们戴的遮阳帽等。这些丰富的生活经验为本课学习提供了前提条件。

（二）学习内容分析

《做一顶帽子》是教科版科学二年级上册“材料”单元的第6课。教学要求是：通过让学生“做一顶帽子”这一活动，来加深他们对材料特点的认识。本课可将科学、数学、艺术及工程技术理念融合到教学内容中，进而实现STEAM的学习理念。但仅靠一节课中又很难完成全部的学习内容，因此需要对本课重新架构，将一节课开发成一个STEAM 微项目。在本项目中，我们以制作一顶帽子为任务，综合运用科学、数学、艺术及工程技术知识对课程内容进行构造。表1是原教材与重构后的内容对比表。从表中可以看出，课时增加到3 课时，内容也有了较大的变动。

表1 《做一顶帽子》的原教材内容与重构内容对比表

（三）教学目标分析

根据课程标准及《教师教学科学用书》，结合二年级学生实际，原教材内容目标如表2所示。

表2 《做一顶帽子》原教材目标

重构后的项目目标如表3所示。

表3 《做一顶帽子》项目的教学目标

二、项目设计框架

《做一顶帽子》微项目主要围绕3 个活动开展，分别是认识帽子、设计制作和测试改进帽子、产品展示。首先，引导学生了解不同帽子的结构、功能及其演变历史；再选取合适的材料，制作与功能相适应的帽子。学生在活动中辨别不同材料的功能，并完成科学概念的建构。活动以四人小组展开，既有分工也有合作。具体的学习的活动内容、环节、目标及资源与工具如表4所示。

表4 《做一顶帽子》设计框架

续表

三、项目实施过程

项目按照设计框架实施，具体环节分述如下：

（一）问题情境

STEAM 项目强调，将知识蕴含于生活情境的真实问题中，即问题情境化、情境生活化。通过创设真实的任务情境，引发学生的学习兴趣，激发学生学习的动机，进而明确学习任务。在本项目的学习中，首先可以展示一个真实的任务情境：夏天到了，我接到了一个厂家的帽子订单，需要向我们班大量订购两种帽子。一种是能防雨的帽子，一种是能遮阳的太阳帽，大小与我们头围差不多。材料厂家已经为我们准备好了，现在需要我们利用有限的材料进行制作，只有测试合格的帽子才会被厂家收购。你们愿意接受这个任务吗？通过这个情境的创设，提出了本项目的任务：设计并制作两种不同功能的帽子。

问题提出后，再出示产品评价表（表5）和设计与制作过程评价量表（表6）。将评价前置，让学生明确本项目的要求。通过本项目的活动，不仅要根据产品评价表挑选出符合厂家标准的帽子，还要根据产品评价表和设计与制作评价表，综合评选出本项目中的金牌工程师、银牌工程师和铜牌工程师。

表5 产品评价表（说明：达到指标要求的在表格中打☆）

表6 设计与制作过程评价量表

（二）准备阶段

出示生活中各种各样的帽子图片和常见的帽子实物，引导学生认识帽子的功能、结构；结合课件，引导学生了解帽子的发展演变历程，全面认识帽子，明白帽子的结构与功能是相适应的；出示产品制作的材料和工具并认识这些材料。在STEAM 项目中，产品要考虑成本，但对于低年级学生而言，他们还没有具体的成本核算意识，因此，采用几种限定的材料，既可以控制成本，也能体现其多样性和开放性。

（三）设计制作

教师向学生明确任务后，将准备好的材料、工具、产品评价表和设计与制作评价表分发给学生。二年级的学生在项目式学习中需要教师的帮助，在实际的活动中，可以设置如下问题：你们组选择制作的是哪一种功能的帽子？哪些材料是可以实现这个功能的？这些材料怎么进行连接？根据教师的提示，以小组为单位选择材料，用工程设计的思路在记录单（见表7）上进行简单绘图。

表7 记录单

在设计制作过程中，提醒小组根据设计与制作过程评价量表进行星级评价。教师根据评价表进行小组评价。设计图完成后，四人小组分工合作，制作帽子。

（四）测试改进

在完成制作后，教师提供喷水壶和大灯检测成品的功能是否符合要求。喷水壶检测是否具有防雨的功能，大灯照射检测是否具有遮阳的功能。在这一测试过程中，学生可能会发现产品设计的缺陷。当学生遇到问题时，引导学生自己发现问题，并针对问题、材料特点进行调整，再设计和再制作，这是一个反思迭代的过程。比如，小组选择制作防雨的帽子，经过测试帽子被淋湿了，教师可以通过引导学生自己先观察现象，再分析原因。其原因可能是选择容易被水浸湿的普通纸张，也可能是连接处留有缝隙。然后针对具体的问题进行改进，再进行测试，直到实验成功。在测试改进时，以产品评价表和设计与制作过程评价量表为依据，以小组协作方式完成相对应的部分。教师对测试和改进过程进行指导，并对照评价量表，对设计和制作过程进行评价。

（五）展示拓展

各小组完成作品后展示作品，并结合产品、产品评价表和设计与制作过程评价量表进行自评和说明。其他小组按产品评价表进行打分互评。根据全体学生及教师的评价结果，按照总星数多少分别评出占比为三分之一的金牌、银牌和铜牌工程师。展示的结束不等同项目完成，教师通过引导学生回顾整个项目的过程，让他们对该STEAM 项目进行总结。

四、评价设计

评价是教学的重要组成部分。在本项目中，将评价和教学紧密联系起来，评价会贯穿于整个项目活动中，并借评价来引领学生的下一步活动。本项目的具体评价内容、评价工具及评价方式如表8所示。活动中设计了两方面的评价，涵盖了结果性评价和表现性评价。其中表5产品评价表，分别需要小组自评、小组互评和教师评价来完成，表6设计与制作过程评价量表则分别需要小组自评和教师评价来完成，并从中挑选出符合厂家要求的产品。

表8 评价的内容、工具和方式

五、实施分析

本项目的设计体现了STEAM 理念下的基础课程教学改革。通过设计任务情境，明确任务需求——制作一顶防雨或遮阳的帽子。为了完成任务，学生必须对真实的帽子结构有一个清晰的认识，在引导学生观察不同的帽子和了解帽子发展历史的同时，抽象出帽子的主要结构，为学生创新设计和美化帽子奠定了基础。学生通过学习制作帽子的过程，了解一些材料的特征，以及不同结构对应的不同功能，并为后面选择与功能相适应的材料铺垫。这也是这节课科学性概念的重点。

认识了帽子后，学生根据需求选择合适的材料，通过分组集体讨论和交流，设计出帽子的简图。由于二年级学生设计能力比较弱，需要教师的指导，同时，对他们提出的要求也不能太高。在指导过程中，鼓励学生创新设计，充分展示个性。

工程设计在STEAM 项目中是一个非常重要的环节，而且产品的制作也是基于设计工作的。在实施过程中，发现部分小组设计与制作是分离的，在制作中甚至忘记了自己的任务。因此，在制作过程中，教师要不断提醒学生结合评价表并按设计图来完成帽子的制作。

本项目在提出任务的同时，也给出两个评价表，即产品评价表和设计与制作过程评价量表。根据这些评价表的评价指标，学生在整个项目的实施过程中，能够更加明确目标。同时，也可以根据评价表，有针对性地对自己的作品进行改进。这就能够保证制作的作品符合要求，制作产品的过程也能符合工程设计的流程。

本项目的评价体现了设计与制作的过程性评价和产品功能性评价相结合的思想。评价主体有教师、本小组成员、其他小组成员，由以往的教师评价转变为让学生参与评价。评价的标准也由单一的功能评价发展为多元评价，在判断产品是否符合防雨或遮阳基本要求的同时，加入了美术艺术等评价标准。