沈雅飛

摘 要：在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施和STEM拓展性課程方興未艾的背景下，積極開(kāi)發(fā)基于教材的STEM拓展性課程，從研發(fā)教具學(xué)具、制定課程綱要到研究拓展性課程實(shí)施的策略、措施，推進(jìn)《橋梁工程師》課程向縱深發(fā)展。不僅深耕課堂，做深探究，還大膽嘗試了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法和學(xué)科融合的策略。通過(guò)“橋梁工程師”課程，發(fā)展了孩子的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了孩子的探究精神，提升了孩子全方位的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：拓展性課程;探究;科學(xué)素養(yǎng);項(xiàng)目式學(xué)習(xí);學(xué)科融合

課程起源

《橋梁工程師》是基于教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《形狀與結(jié)構(gòu)》單元教材而開(kāi)發(fā)的拓展性課程。本單元教材涉及對(duì)平橋、拱橋、懸索橋以及各種復(fù)合橋梁的研究。但許多實(shí)驗(yàn)受制于實(shí)驗(yàn)器材的限制，無(wú)法便捷而深入地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。本拓展性課程，借助“橋梁工程師”教具的研發(fā)，變淺層次的體驗(yàn)為深層次的探究，讓學(xué)生化身為小小橋梁工程師，自主探究發(fā)現(xiàn)各種橋梁的受力特點(diǎn)。《橋梁工程師》拓展性課程的開(kāi)發(fā)，不僅順應(yīng)了當(dāng)下拓展性課程開(kāi)發(fā)的時(shí)代潮流，對(duì)于小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)中“工程與技術(shù)”（STEM）領(lǐng)域目標(biāo)的培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，更是非常有價(jià)值的學(xué)習(xí)資源。

課程開(kāi)發(fā)

一、教具開(kāi)發(fā)

《橋梁工程師》拓展性課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)施，是以“橋梁工程師”教具的開(kāi)發(fā)為支撐，教具是本拓展性課程的靈魂與核心。為解決教材實(shí)驗(yàn)的難操作、難體驗(yàn)這一實(shí)際問(wèn)題，我們從教具的開(kāi)發(fā)入手，遵從“教學(xué)性”“科學(xué)性”“創(chuàng)新性”“探究性”“啟發(fā)性”“多元性”等開(kāi)發(fā)理念，最終開(kāi)發(fā)出一套積件式教具，旨在發(fā)展孩子的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)孩子的探究精神及工程和技術(shù)方面的科學(xué)素養(yǎng)。

1.積件式，功能多元，涵蓋整個(gè)單元教學(xué)

本教具的主件是活動(dòng)式橋梁基座，積件含有積木、墊圈、橋面、吊索、主纜、金屬扣、各種形狀的紙等10余種。該教具具有很大的通用性、便捷性和靈活性，可以開(kāi)展平橋、拱橋、懸索橋、廊橋以及各種復(fù)合橋梁的探究，涵蓋本單元中4篇課文總計(jì)14項(xiàng)探究活動(dòng)。特別在“懸索橋”主題拓展課的開(kāi)發(fā)與實(shí)施中，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的探究欲望和創(chuàng)新精神，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐探究能力，具有非常重要的意義和價(jià)值。

2.拼搭式，邊玩邊學(xué)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)

本教具采用了拼插式積木為橋梁的主構(gòu)件，讓孩子通過(guò)積木拼搭來(lái)建構(gòu)橋梁模型。拼搭積木是每一個(gè)孩子都喜聞樂(lè)見(jiàn)的學(xué)習(xí)方式，而且讓孩子在玩中學(xué)科學(xué)，更符合兒童腦科學(xué)發(fā)展理論，可以提高孩子的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，本教具色彩明麗，符合孩子的學(xué)習(xí)需求和探究心理，能較好吸引孩子的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

3.探究式，動(dòng)手動(dòng)腦，發(fā)展孩子科學(xué)素養(yǎng)

教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上《各種各樣的橋》，用文字介紹+模擬體驗(yàn)的方法，幫助學(xué)生認(rèn)知懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這個(gè)模擬體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)往往容易被老師忽略，學(xué)生就算體驗(yàn)了，也往往是一知半解，無(wú)法對(duì)懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有較深刻的理解。本教具的產(chǎn)生，解決了實(shí)驗(yàn)器材的瓶頸，突破了教學(xué)難點(diǎn)，激發(fā)了孩子的探究欲望，發(fā)展了孩子的科學(xué)素養(yǎng)。

二、制定綱要

結(jié)合教材內(nèi)容和教具特色，我們制定了《橋梁工程師》拓展性課程的課程綱要，確定了課程目標(biāo)，設(shè)計(jì)了拓展性課程的內(nèi)容，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的課例。

（一）課程目標(biāo)

科學(xué)概念：認(rèn)識(shí)平橋、拱橋、懸索橋、廊橋等橋梁的結(jié)構(gòu)及承重特點(diǎn)。

科學(xué)探究：借助“橋梁工程師”模型，通過(guò)拼搭操作，學(xué)會(huì)模擬建構(gòu)各種橋梁，并認(rèn)識(shí)各種橋梁的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn);通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)平橋、拱橋、懸索橋、廊橋等橋梁承重特點(diǎn);能依據(jù)特定情境和具體條件，積極尋求有效的問(wèn)題解決方法，并能多角度、辯證地分析問(wèn)題，最終做出合理的選擇和決定。通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作嘗試解決問(wèn)題。

科學(xué)態(tài)度：激發(fā)對(duì)橋梁研究的興趣，萌發(fā)做一名未來(lái)橋梁工程師的夢(mèng)想;在解決問(wèn)題的過(guò)程中，形成實(shí)證意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：明白一項(xiàng)橋梁工程蘊(yùn)含著科學(xué)技術(shù)等方面的知識(shí)和原理，一項(xiàng)重大的橋梁工程可以改變我們的生活，對(duì)我們生活具有重要的影響和意義。感受中國(guó)橋梁文化及橋梁發(fā)展史。

（二）課程內(nèi)容

課程實(shí)施

“橋梁工程師”拓展性課程的實(shí)施以課內(nèi)教學(xué)與課外拓展相結(jié)合，做深課內(nèi)教學(xué)，做寬課外實(shí)踐。

一、深耕課堂，做深探究

以拓展性課例《懸索橋》為例，本拓展性課例源于教材、基于教材而高于教材，課堂中結(jié)構(gòu)化的自制教具、有梯度的教學(xué)引導(dǎo)，有深度的教學(xué)設(shè)計(jì)，為發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神，創(chuàng)設(shè)了非常有價(jià)值的學(xué)習(xí)資源。

（一）結(jié)構(gòu)化的自制教具——激發(fā)勇于探究意識(shí)

本課例，“橋梁工程師”模型是一根定海神針，激發(fā)出孩子強(qiáng)烈的探究欲望和探究熱情。“橋梁工程師”教具變淺層次的體驗(yàn)為深層次的探究，通過(guò)彈簧秤測(cè)出主纜受力大小，用具體的數(shù)據(jù)來(lái)理解懸索橋各主要構(gòu)件的力學(xué)原理。孩子在動(dòng)手動(dòng)腦、拼拼搭搭中，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決了問(wèn)題。

（二）有梯度的教學(xué)引導(dǎo)——發(fā)展理性思維能力

本課例通過(guò)創(chuàng)設(shè)具體的問(wèn)題情境，借助有梯度的教學(xué)引導(dǎo)，步步為營(yíng)，引導(dǎo)孩子通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、搜集數(shù)據(jù)、科學(xué)論證。并借助有創(chuàng)意的立體板書(shū)，幫助孩子理順了懸索橋設(shè)計(jì)中的工程技術(shù)問(wèn)題，澄清了科學(xué)原理，形成了清晰的邏輯思維。

（三）有深度的教學(xué)設(shè)計(jì)——提升批判質(zhì)疑能力

本課例通過(guò)聚焦矛盾，引發(fā)認(rèn)知沖突，煥發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和深度思考。在多種解決方案面前，能獨(dú)立思考、獨(dú)立判斷;能多角度、辯證地分析問(wèn)題，最終做出決策。

二、項(xiàng)目學(xué)習(xí)，拓展實(shí)踐

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，是在STEM教育理念指導(dǎo)下，以課堂教學(xué)為主陣地，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容為載體的一種教學(xué)形式。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)能夠更好地實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科的融合，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、小組合作意識(shí)、實(shí)踐操作技能等。

例：《橋梁工程師》拓展性課程之《我心中的橋》

第一階段：項(xiàng)目啟動(dòng)，設(shè)計(jì)方案（科學(xué)課）

我們抓住2017年錢(qián)塘江大橋建成通車(chē)80周年這一時(shí)代背景，在杭州市中小學(xué)生科技節(jié)開(kāi)展“我心中的橋”紙橋設(shè)計(jì)制作比賽的活動(dòng)契機(jī)下，我們發(fā)動(dòng)全體六年級(jí)學(xué)生積極參與到紙橋設(shè)計(jì)建造活動(dòng)中。①初步設(shè)計(jì)：介紹活動(dòng)背景和比賽要求，欣賞世界各地的橋梁建筑藝術(shù)，學(xué)生設(shè)計(jì)自己心中的橋，初步畫(huà)設(shè)計(jì)圖;②交流方案：從設(shè)計(jì)理念、可行性、工藝性等幾個(gè)方面，參與者在班內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行自我闡述;③成立團(tuán)隊(duì)：項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)者招募合作伙伴，組成橋梁工程師團(tuán)隊(duì)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行制作前的評(píng)估和改進(jìn)。

第二階段：設(shè)計(jì)制作，調(diào)試改進(jìn)（勞技課）

在這一階段，橋梁工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行橋梁模型的制作和完善。科學(xué)老師和勞技老師、美術(shù)老師啟動(dòng)合作模式。勞技教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行紙模制作的指導(dǎo)，美術(shù)教師給予工藝美術(shù)方面的指導(dǎo)，學(xué)生利用勞技課、美術(shù)課和課外時(shí)間，進(jìn)行橋梁的制作和完善。

第三階段：成果展示，互動(dòng)評(píng)價(jià)（綜合實(shí)踐課）

在成果展評(píng)階段，橋梁工程師團(tuán)隊(duì)分別展示并介紹“我心中的橋”作品。然后全班同學(xué)從承重、工藝、創(chuàng)意三個(gè)方面，通過(guò)測(cè)試和投票評(píng)選出“最佳橋梁設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”“最佳橋梁制作獎(jiǎng)”和“茅以升”獎(jiǎng)。最后，在學(xué)校宣傳窗進(jìn)行了“我心中的橋”紙橋模型主題展。我們還推薦優(yōu)秀作品參加了市區(qū)級(jí)的“我心中的橋”比賽，其中學(xué)生的作品《荷橋》在蕭山區(qū)科技節(jié)“我心中的橋”比賽中獲優(yōu)秀獎(jiǎng)。

課程總結(jié)

《橋梁工程師》拓展性課程，基于國(guó)際流行的STEM理論，緊緊圍繞技術(shù)與工程的培養(yǎng)目標(biāo)，以拓展性課程的開(kāi)發(fā)為契機(jī)，從“橋梁工程師”的角度，發(fā)展了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神，提升了學(xué)生全方位的科學(xué)素養(yǎng)。

一、深層探究，發(fā)展素養(yǎng)

《橋梁工程師》拓展性課程，變淺層次的體驗(yàn)為深層次的探究，用數(shù)據(jù)說(shuō)話。既突破了教學(xué)的難點(diǎn)，又發(fā)展了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神。

二、拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)興趣

《橋梁工程師》拓展性課程，除了能動(dòng)手動(dòng)腦探究各種橋梁以外，還拓展了懸索橋、廊橋、紙橋等各種橋梁建筑的工程和藝術(shù)魅力，極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)橋梁探究的興趣，發(fā)展了學(xué)生的工程和技術(shù)素養(yǎng)。

三、情感升華，筑就夢(mèng)想

隨著對(duì)橋梁工程研究的深入，學(xué)生對(duì)橋梁建筑的情感也在不斷升華。當(dāng)了解到舟山西堠門(mén)大橋是中國(guó)第一長(zhǎng)的懸索橋，當(dāng)知道更長(zhǎng)的懸索橋還在不斷超越當(dāng)中，當(dāng)老師問(wèn)有沒(méi)有可能在大陸和臺(tái)灣之間建造一座懸索橋，學(xué)生的激情被喚醒了，做一名橋梁工程師的夢(mèng)想也悄悄萌芽。在“我心中的橋”設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中，學(xué)生不僅欣賞了世界各地著名的橋梁建筑，感受到了橋梁工程和藝術(shù)的熏陶。還通過(guò)實(shí)際的設(shè)計(jì)制作，將美好的夢(mèng)想和愿景付諸成實(shí)際行動(dòng)，愛(ài)祖國(guó)、愛(ài)家鄉(xiāng)、愛(ài)科學(xué)的情感得到了升華。

一橋一課程，一課一情懷?？梢哉f(shuō)，《橋梁工程師》不僅僅是一門(mén)課程，一個(gè)教具，更延伸為孩子憧憬未來(lái)橋梁科技的美好情懷！

編輯 王亞青