胡云舟

STEM教育强调基于真实情境中的任务驱动，以项目推进问题解决为导向，通过聚焦问题、前期研究、设计方案、制作模型、测试改进、展示交流等环节，沟通多学科知识，打破学科壁垒，旨在培养学生的综合素养，让学生自主建构知识体系。

一、引言

STEM教育已成为基础教育的热门话题。2017年颁布的《小学科学课程标准》指出：“小学科学倡导跨学科学习方式，STEM教育有利于培养学生创新能力，科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。”但STEM教育在我国还处于起步阶段，大家都在不断地摸索，理论层面多，实践层面少。如何将这一教育理念落实到日常教学中，对于一线的科学教师来说有很多的疑惑和困难。STEM教育与以往的科学探究有什么不同？教师应如何组织STEM教育教学活动？学生在STEM课程学习中有什么学习特征？本文以“自制柠檬汽水”为例，探讨在STEM教育视野下的小学科学教育。

二、活动背景

饮料深得学生的喜爱，尤其是碳酸饮料，但大部分情况下家长不会主动给学生购买，并会反复强调饮料中含有食品添加剂，大量饮用会不健康、不安全。在学生的要求下，结合苏教版小学科学六年级上册《物质的变化》酸碱反应化学变化而开发“自制柠檬汽水”案例，我们开展了一次有趣的STEM学习活动。这次活动要求学生首先制作一杯符合自己口味的柠檬汽水，再制作一杯符合大众口味的汽水。在这个过程中，学生需要不断地调整原料的配比，综合运用多科学知识设计和制作，不是简单的学科知识叠加，也不是平均使用，而是在配比过程中，将知识联通，以期学生自主构建知识体系，更深刻地理解物质的变化，提高学生设计制作、合作交流、解决问题的能力。

三、活动实践

（一）明确问题，确定需求

学生通过走访调查、实地采访、查找资料等方式，了解饮料的种类、主要成分及对身体的影响，并得出结论：各种饮料多喝都对我们的身体健康有害。

教师课前配制一杯柠檬汽水，明确：这是一杯不含任何添加剂的汽水。分给学生品尝，让学生说出里面的原料。学生品尝后，能说出的原材料有：水、柠檬汁、糖、小苏打;他们发现水、糖和小苏打是常使用的物品，而怎么获取柠檬汁成为需要解决的第一个问题。学生在三年级科学学习中知道可以通过挤、压、揉等方式将水果的水分提取出来，因为是制作食品，因此在提取柠檬汁时要求戴一次性手套，提取完对柠檬汁进行观察，并用pH试纸测它的pH值，认识酸性物质能使试纸变红。

设计方案：制作一杯口味合适的柠檬汽水

STEM教育与常规教育的最大区别在于学生的想法能够通过作品展示出来。学生的想法要得到实现，就要解决“做什么”和“怎么做”这两个问题，形成设计方案。制作柠檬汽水的方案应该包括以下内容：所需材料、数量及工具，即需要多少毫升水、多少毫升柠檬汁、多少克糖以及需要什么工具调制;制作的步骤及小组分工，项目的完成靠一个人是不能實现的，需要团队合作;成本把控，每种材料提供的数量是有限的，因而调试过程中需要定量。

设计方案是制作的前提条件。学生在小组中交流自己的想法、分配用量、形成统一的认识并初步尝试配制。第一次尝试后思考：与自己设想的是否一样，为什么会不一样？这些真实情境下的问题，使学生能明确原料之间是需要配比的，是需要一定比例的，在材料有限的情况下，学生再次修改方案，选择材料，重新配比。

（二）问题与解决方案

学生在配制过程中发现：配制的是柠檬水，没有“汽”，不是汽水。STEM项目目标是明确的，但是任务却是模糊的，因此需要分析任务、分解任务，将任务细化，以期逐步达到目标。

1.解决“汽”的问题

在学生提出“为什么没有汽”后，有学生提出“汽”其实是二氧化碳。

师：怎么产生二氧化碳呢？

生：加小苏打。

教师演示在已配好的柠檬水中加入小苏打，发现产生了气泡，介绍化学变化并测其pH值，明确酸碱反应会改变酸性物质的酸性。

2.测试与优化：配制的柠檬汽水受欢迎吗

STEM课程以项目推进，在师生、生生的合作、交流、互动的过程中逐步完成。学生在配制出了适合自己口味的柠檬汽水后，兴致勃勃地也想让别的同学尝尝，发现有的受欢迎有的不受欢迎。我们将受欢迎的汽水的配方展示给大家，发现共同点。通过交流展示，学生不仅表达了自己的方法，了解了别人的观点，进一步理解了物质的变化。

四、活动反思

在“自制柠檬汽水”的教学中，学生基于真实情境的项目驱动，运用已有的知识，通过配制柠檬汽水，理解物质的变化;学生不但参与了设计制作，也运用数学知识了解了配比问题。在组织STEM活动过程中，教师的角色是一个值得商榷的问题，因为基于真实情境，教师需要引导学生进一步探究，成为项目的推动者。