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STEM理念强调将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）内容整合，并使学生全体参与。科学素养主要指运用科学知识和过程（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的有关决策。技术素养是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术，了解技术的发展过程，具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。技术是对自然环境的革新与改造，以满足人们的现实需要。工程素养是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课程基于项目，整合了多门学科的知识，使得难以理解的概念与学生生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣。工程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。數学素养指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。
小学科学课程以全面提高学生的科学素养为核心，STEM教育着眼复合型、创新型人才的培养和劳动力水平的提高。在教学粤教科技版小学《科学》六年级《太阳系》一课时，笔者尝试用STEM理念设计教学，探索STEM教育在小学科学教学中的应用策略。
一、明确教学内容和学生情况，确定教学目标和教学策略
本课内容为太阳系，需要学生知道关于太阳系的科学概念，即太阳系由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成。这些概念与知识将为后面的认识银河系和宇宙空间等内容做准备。为了构建太阳系的科学概念，教材安排了两大活动——认识太阳系、建一个太阳系模型。
六年级的学生有一定的科学素养，对太阳系有一些了解，他们可能能说出太阳是恒星，能说出太阳系的几大行星，甚至个别学生还能说出更多的知识。但大多数学生对太阳系的认识是模糊的，浅意识的，缺少直观的经验。对太阳系其他天体的组成，行星的大小、位置排列等，他们更是知之甚少，甚至还有个别同学会认为太阳系有九大行星。因此，本课学习是要让学生建立对太阳系的完整认识，并在建模过程中认识太阳系和宇宙的浩瀚。
基于以上分析，我将本课教学目标设计为：
科学概念：认识太阳系由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成。
过程与方法：能对数据、信息按需求进行推理，并在此基础上用一定的材料来制作太阳系行星模型。同时，学习设计出更多太阳系行星自制模型。
情感、态度与价值观： 能认识到收集、整理和交流资料是科学学习的一种重要方式；学会与他人合作，并在合作中发挥自己的作用。
教学重点是，建构太阳系是由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成的这一科学概念。教学难点是，根据八大行星距太阳的平均距离及各行星赤道直径数据表制作太阳系的自制模型。
考虑到教学内容和学生的实际情况，本课安排为三课时。第一课时：到网络室查找太阳系相关资料。第二课时：初步认识太阳系，制作橡皮泥太阳系行星模型，展示并交流模型。第三课时：继续展示橡皮泥八大行星模型并评分，设计自制教具太阳系行星模型并展示，交流、分享关于彗星、小行星等的资料。本课的中心内容是制作和展示橡皮泥太阳系行星模型、设计自制教具太阳系行星模型并展示交流。
二、按STEM理念设计中心环节一：制作太阳系行星模型
注重科学和数学的联系，引导学生处理数据和信息。在引导学生处理数据和信息时，有一些问题支架可以运用。如以下教学片段：
师：怎样可以使我们制作的太阳系行星模型更科学？
（小组讨论、分享交流后，教师引导学生认识到，为了使我们制作的太阳系行星模型更科学，我们需要弄清太阳系各行星距离太阳的远近，以及各行星的大小比例关系。）
师：根据大家查找的资料和八大行星数据表（图1），八大行星距离太阳从近到远排列的顺序依次是怎样的？
生：八大行星距离太阳从近到远排列的顺序，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
师：八大行星中，从大到小，依次是什么星？
（学生回答：依次为木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。）
师：大小比较接近的行星有哪些？
生：木星和土星。
生：金星和地球。
生：天王星和海王星。
生：水星和火星。
师：八大行星中，赤道直径最大的是木星、土星，把它们大致看成一样大，那么其他行星赤道直径大约是什么比例？
生：天王星、海王星的赤道直径约为土星的1/2。
生：地球、金星的赤道直径约为土星的1/10。
生：火星、水星的赤道直径约为土星的1/20。
师：如果你的模型中木星和土星的直径为2 cm，那么其他行星的直径为多少合适？
生：天王星、海王星的直径为1 cm。
生：地球、金星的直径为0.2 cm。
生：火星、水星的直径为0.1 cm。
师：大家分析得对。关于八大行星，你还知道些什么？
生：地球表面70%都是水，从太空中看是蓝色的。
生：土星有光环。
……
师：现在我们一起看看八大行星模型评分标准。
（评分标准主要有：大小符合比例40分，对1个5分；距离符合比例40分，对1个5分；其他特色项目，如注明颜色、加做太阳等， 1个5分；前6名完成的小组依次加10、8、6、5、4、3分；有班级、小组号加5分。）
（学生分小组合作制作八大行星模型，教师适时帮助、指导。之后，学生按小组展示八大行星模型。展示时，全体成员到讲台上投影出展示小组的作品，并根据评分标准自己申请分数，其他同学和老师质疑后，展示小组的同学给予回应。） 通过教师引导学生处理数据和信息，12个小组都成功合作制作了八大行星橡皮泥模型并进行展示，11个小组八大行星距离太阳的位置正确，10个小组八大行星大小比例正确，12个小组都有特色项目（代表作品见图2）。
图2 学生橡皮泥模型
三、按STEM理念设计中心环节二：设计自制教具太阳系行星模型
在设计该环节时，我首先提供了几种模型供学生参考。
1.分析橡皮泥八大行星模型的优点、缺点
优点是可以直观展示八大行星的大小比例关系、离太阳距离远近等，可以改进的方面是颜色不对、不能转动等。
2.分析卡纸八大行星模型（图3）的优点、缺点
优点是直观展示八大行星的大小比例关系、位置关系、造价低等，可以改进的方面是没有标出太阳、不能转动、颜色不准确等。
图3 卡纸八大行星模型
3.分析操场八大行星模型（图4）的优点、缺点
优点是所有人提前很明白八大行星的大小比例关系、八大行星距离太阳的远近等，缺点是每个同学很难看到宏观场景等。
圖4 操场八大行星模型
4.分析教具“太阳系行星仪模型”（图5）的优点、缺点
优点是可以转动，可以直观展示八大行星的大小比例关系，可以直观展示八大行星距离太阳的远近，可以较准确地呈现颜色等。缺点是价格贵、不能体现每个行星的特色等。
图5 教具“太阳系行星仪模型”
在明确各种模型的优点和缺点之后，学生分小组合作设计自制教具“太阳系行星模型”。之后，分小组展示自制教具“太阳系行星模型”设计图（如图6）。
图6 学生设计自制教具“太阳系行星模型”
设计自制教具“太阳系行星模型”环节是本课的预设特色之一，通过分析橡皮泥八大行星模型、卡纸八大行星模型、操场八大行星模型、教具“太阳系行星仪模型”的优点和缺点，8个小组成功设计出自制教具“太阳系行星模型”，不过新意不够，没有达到期望的效果，这可能和学生相关训练较少有关。
通过本课教学我体会到，在STEM理念指导下设计课程，有利于提高学生解决实际问题的能力。通过创设跨学科、多体验的情境，学生能更好地利用科学、工程、技术、数学等知识分析并解决问题。在这一过程中，学生获得了知识，锻炼了能力，意识到尊重科学规律的重要性，并激发了他们学习科学的兴趣和团队协作能力。
广东省中山市石岐中心小学（528403）
小学科学课程以全面提高学生的科学素养为核心，STEM教育着眼复合型、创新型人才的培养和劳动力水平的提高。在教学粤教科技版小学《科学》六年级《太阳系》一课时，笔者尝试用STEM理念设计教学，探索STEM教育在小学科学教学中的应用策略。
一、明确教学内容和学生情况，确定教学目标和教学策略
本课内容为太阳系，需要学生知道关于太阳系的科学概念，即太阳系由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成。这些概念与知识将为后面的认识银河系和宇宙空间等内容做准备。为了构建太阳系的科学概念，教材安排了两大活动——认识太阳系、建一个太阳系模型。
六年级的学生有一定的科学素养，对太阳系有一些了解，他们可能能说出太阳是恒星，能说出太阳系的几大行星，甚至个别学生还能说出更多的知识。但大多数学生对太阳系的认识是模糊的，浅意识的，缺少直观的经验。对太阳系其他天体的组成，行星的大小、位置排列等，他们更是知之甚少，甚至还有个别同学会认为太阳系有九大行星。因此，本课学习是要让学生建立对太阳系的完整认识，并在建模过程中认识太阳系和宇宙的浩瀚。
基于以上分析，我将本课教学目标设计为：
科学概念：认识太阳系由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成。
过程与方法：能对数据、信息按需求进行推理，并在此基础上用一定的材料来制作太阳系行星模型。同时，学习设计出更多太阳系行星自制模型。
情感、态度与价值观： 能认识到收集、整理和交流资料是科学学习的一种重要方式；学会与他人合作，并在合作中发挥自己的作用。
教学重点是，建构太阳系是由恒星太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星等不同天体组成的这一科学概念。教学难点是，根据八大行星距太阳的平均距离及各行星赤道直径数据表制作太阳系的自制模型。
考虑到教学内容和学生的实际情况，本课安排为三课时。第一课时：到网络室查找太阳系相关资料。第二课时：初步认识太阳系，制作橡皮泥太阳系行星模型，展示并交流模型。第三课时：继续展示橡皮泥八大行星模型并评分，设计自制教具太阳系行星模型并展示，交流、分享关于彗星、小行星等的资料。本课的中心内容是制作和展示橡皮泥太阳系行星模型、设计自制教具太阳系行星模型并展示交流。
二、按STEM理念设计中心环节一：制作太阳系行星模型
注重科学和数学的联系，引导学生处理数据和信息。在引导学生处理数据和信息时，有一些问题支架可以运用。如以下教学片段：
师：怎样可以使我们制作的太阳系行星模型更科学？
（小组讨论、分享交流后，教师引导学生认识到，为了使我们制作的太阳系行星模型更科学，我们需要弄清太阳系各行星距离太阳的远近，以及各行星的大小比例关系。）
师：根据大家查找的资料和八大行星数据表（图1），八大行星距离太阳从近到远排列的顺序依次是怎样的？
生：八大行星距离太阳从近到远排列的顺序，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
师：八大行星中，从大到小，依次是什么星？
（学生回答：依次为木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。）
师：大小比较接近的行星有哪些？
生：木星和土星。
生：金星和地球。
生：天王星和海王星。
生：水星和火星。
师：八大行星中，赤道直径最大的是木星、土星，把它们大致看成一样大，那么其他行星赤道直径大约是什么比例？
生：天王星、海王星的赤道直径约为土星的1/2。
生：地球、金星的赤道直径约为土星的1/10。
生：火星、水星的赤道直径约为土星的1/20。
师：如果你的模型中木星和土星的直径为2 cm，那么其他行星的直径为多少合适？
生：天王星、海王星的直径为1 cm。
生：地球、金星的直径为0.2 cm。
生：火星、水星的直径为0.1 cm。
师：大家分析得对。关于八大行星，你还知道些什么？
生：地球表面70%都是水，从太空中看是蓝色的。
生：土星有光环。
……
师：现在我们一起看看八大行星模型评分标准。
（评分标准主要有：大小符合比例40分，对1个5分；距离符合比例40分，对1个5分；其他特色项目，如注明颜色、加做太阳等， 1个5分；前6名完成的小组依次加10、8、6、5、4、3分；有班级、小组号加5分。）
（学生分小组合作制作八大行星模型，教师适时帮助、指导。之后，学生按小组展示八大行星模型。展示时，全体成员到讲台上投影出展示小组的作品，并根据评分标准自己申请分数，其他同学和老师质疑后，展示小组的同学给予回应。） 通过教师引导学生处理数据和信息，12个小组都成功合作制作了八大行星橡皮泥模型并进行展示，11个小组八大行星距离太阳的位置正确，10个小组八大行星大小比例正确，12个小组都有特色项目（代表作品见图2）。
图2 学生橡皮泥模型
三、按STEM理念设计中心环节二：设计自制教具太阳系行星模型
在设计该环节时，我首先提供了几种模型供学生参考。
1.分析橡皮泥八大行星模型的优点、缺点
优点是可以直观展示八大行星的大小比例关系、离太阳距离远近等，可以改进的方面是颜色不对、不能转动等。
2.分析卡纸八大行星模型（图3）的优点、缺点
优点是直观展示八大行星的大小比例关系、位置关系、造价低等，可以改进的方面是没有标出太阳、不能转动、颜色不准确等。
图3 卡纸八大行星模型
3.分析操场八大行星模型（图4）的优点、缺点
优点是所有人提前很明白八大行星的大小比例关系、八大行星距离太阳的远近等，缺点是每个同学很难看到宏观场景等。
圖4 操场八大行星模型
4.分析教具“太阳系行星仪模型”（图5）的优点、缺点
优点是可以转动，可以直观展示八大行星的大小比例关系，可以直观展示八大行星距离太阳的远近，可以较准确地呈现颜色等。缺点是价格贵、不能体现每个行星的特色等。
图5 教具“太阳系行星仪模型”
在明确各种模型的优点和缺点之后，学生分小组合作设计自制教具“太阳系行星模型”。之后，分小组展示自制教具“太阳系行星模型”设计图（如图6）。
图6 学生设计自制教具“太阳系行星模型”
设计自制教具“太阳系行星模型”环节是本课的预设特色之一，通过分析橡皮泥八大行星模型、卡纸八大行星模型、操场八大行星模型、教具“太阳系行星仪模型”的优点和缺点，8个小组成功设计出自制教具“太阳系行星模型”，不过新意不够，没有达到期望的效果，这可能和学生相关训练较少有关。
通过本课教学我体会到，在STEM理念指导下设计课程，有利于提高学生解决实际问题的能力。通过创设跨学科、多体验的情境，学生能更好地利用科学、工程、技术、数学等知识分析并解决问题。在这一过程中，学生获得了知识，锻炼了能力，意识到尊重科学规律的重要性，并激发了他们学习科学的兴趣和团队协作能力。
广东省中山市石岐中心小学（528403）