STEAM项目活动之“企鹅小屋”
宁波市海曙外国语学校 林伟
一、活动背景与目标
1、“企鹅小屋”项目活动是在STEAM理念下,对教科版五年级下册热单元《制作一个保温杯》活动的改进与拓展。学生不仅需要热单元、光单元相关学科知识的支撑，还需要工程、技术、数学、艺术等学科的支持，还可以了解环境保护、人类活动对地球生态影响等多方面的内容。
2、这个项目活动蕴含着STEAM课程的五个分科目标（如表1）。
表1《企鹅小屋》项目各分科目标
| 科学 | 技术 | 工程 | 艺术 | 数学 |
| 1、能利用光、热单元知识选择合理材料建造小屋。 2、能利用形状与结构单元知识设计建造出比较牢固稳定的小屋。 | 1、能够自行设计方案，绘制设计图，使小屋建造有案可依。 2、能通过测试小屋的隔热效果，进行优化改进。 | 1、能按照设计图建造小屋。 2、能遵循一定的工程设计流程进行设计建造。 | 1、绘制出清晰、美观的设计图，培养学生绘制图表的习惯。 2、能使小屋的外观做到精致、美观。 | 1、能利用数学知识绘制出合理的设计图。 2、能利用实验测试数据，对小屋进行改进优化。 |
二、活动实施流程
1、情景引入与任务聚焦
播放相关视频，让学生就企鹅生存现状展开讨论。随着全球温度上升，南极冰川渐渐融化，留给企鹅的生存空间越来越小，保护企鹅我们能够做些什么呢？假如有一天需要去拯救企鹅，我们该如何设计建造一个能够抵御炎热的企鹅小屋，让它们舒适地生存下去呢?
任务要求：小屋能放进一个企鹅形状的瓶子（一瓶完全结冰的水代替企鹅），在相同时间里比哪一组的冰融化得慢。
2、确定方案与绘制图纸
设计建造一座小屋来保护“企鹅”，需要每个学生作为一名工程师那样去参与设计建造。讨论交流什么是工程师？工程师该如何设计建造房屋？工程师设计建造需要遵循一定的流程，通过交流形成共识，主要步骤如下图。
根据任务要求，教师要引导学生进行头脑风暴。先分组讨论交流小屋结构特点，构造形式，各部分的尺寸，选取合理的材料。再进行全班交流，然后各组把方案进一步优化完善。（教师为各组准备一些基础材料：KT板、热熔胶枪、美工刀等工具，个性化材料学生各自准备。）
确定较为合理的方案后，各组分工绘制设计图，要求小屋的建造步骤清晰、使用材料、尺寸标注清楚。
3、按设计方案建造小屋
完成设计图后，领取材料按照设计图纸进行施工建造。动手前先讲解热熔胶枪的使用方式和注意事项。教师参与学生整个建造过程，发现问题及时评价并提出改进意见。
4、分组测试与改进优化
建造完成后，各组把小屋拿到室外阳光下，给每个组发一瓶冰，各组要尽快将“企鹅”安置到小屋内。20分钟后，各组把冰“企鹅”融化的水倒出，教师用电子秤依次称量每个组倒出水的质量。
对比其他组的作品,各组研讨交流本组作品的优缺点，并能针对制作过程中出现的问题予以改进和优化，鼓励学生要有创意地使用个性化的隔热材料。
5、展示与交流总结
在最终测试前，每组需用5分钟时间上台协同展示介绍本组的设计和建造过程，可以用海报、PPT等形式配合展示。各小组互投最喜欢的设计，选出票数最多的一组。然后再到室外进行终结测试，形式跟第一次相同。
测试后，教师组织全班进行研讨交流，可以用以下问题引导。通过整个活动你们学到了哪些科学知识？哪些材料组合起来隔热效果更好？在整个设计建造过程中你们主要受到了哪些方面的限制？你理想中的小屋是怎样的？平时我们该如何节约能源，从而减少对环境的影响？
三、活动课时安排
开展STEAM项目活动，只有给予学生充足的时间，他们才能真正适应和融入多学科整合的教学环境，从而达到解决实际问题和提升创新能力的目的。（如表2）
表2《企鹅小屋》项目课时安排
| 课程内容 | 课时数 | 时间 | 备注 |
| 明确任务、设计方案 | 1课时 | 40分钟 | 可在课外查找资料对方案进行优化 |
| 确定方案，设计绘制图纸 | 1课时 | 40分钟 | 图纸上需标注尺寸、材料等主要信息 |
| 展示交流设方案，并按方案进行建造 | 2课时 | 80分钟 | 学生分组操作，教师协助并进行评价记录 |
| 进行第一次测试并作出改进 | 1课时 | 40分钟 | 根据测试情况，进行改进优化 |
| 第二次测试及展示交流与评价 | 2课时 | 80分钟 | 评价贯穿整个项目 |
四、评价贯穿整个活动
STEAM教学实施过程中，必须考虑如何评价学生在学习态度、实践能力、概念理解等各方面的学习成果。这些核心素养，通常体现在学生的动手实践和展示交流上，所以评价必须贯穿整个项目。有了有效的评价，就能推动学生学习的兴趣和主动性。以下表3和表4就是项目活动实施过程中的主要评价方式和方法。
表3《企鹅小屋》项目评价量规表
| 分数 项目 | 1分~3分 | 4分~7分 | 8分~10分 |
| 设计图纸 | 只画了草图，没有标注，与最后作品不一致 | 图上有简单的标注，与最后作品基本一致 | 图上各部分结构的用料、尺寸等都有标注且清晰，与实物完全一致 |
| 材料运用 | 只运用了基础材料 | 自行选取了科学合理的隔热材料，且有效果 | 自行选取了科学合理隔热材料，并能有效组合，且效果明显 |
| 团队合作 | 无分工合作，由个别组员完成任务 | 有一定的分工协作，组员配合较有序 | 有明确的分工且贯彻实施，每个成员都安排了相应的任务，并且每个人明确自己的任务，有组织地执行 |
| 展示交流 | 作品展示不完整，只介绍某个方面的信息 | 能够基本从设计、建造、改进等方面介绍展示 | 能协同展示交流整个活动过程，对如何分工协作、设计建造、测试改进等描述清楚 |
| 隔热实效性 | 第八名3分、第九名2分、第十名1分 | 第四名7分、第五名6分、第六名5分、第七名4分 | 第一名10分、第二名9分、第三名8分 |
表4《企鹅小屋》项目奖项设置表
| 奖项 | 具体要求 |
| 企鹅卫士奖 | 隔热实效性第一名（冰块融化最少的一组） |
| 最大进步奖 | 两次测试进步最大的一组 |
| 最佳设计奖 | 小屋形状结构的稳定性、外观得分最高的一组 |
| 最佳团队奖 | 在设计、建造、展示交流等整个过程团队合作得分最高的一组 |
| 最受欢迎奖 | 各小组互投最喜欢的设计，票数最多的一组 |
| 冠军奖 | 所有评价项目总得分最高的一组 |
STEAM项目活动以任务为驱动，学生的主动参与性会更强，思维参与度也更高。给予学生足够的时间和空间去动手实践、去深入地反思与交流，学生的科学素养就能得到全方位的提高。
参考文献：
[1]陈如平 李佩宁.美国STEM课例设计.教育科学出版社.2018.4
[2]徐莉莎.STEAM理念下项目学习的设计与实践.科学课.2019年第二期