【摘要】 STEM教育强调跨学科的整合学习，通过以工程为核心的设计和制造活动来解决生活中真实的、有意义的问题。实施STEM教育，就是为下一阶段社会主义现代化强国建设提供有力的科技人才支撑。因此，在科学实验探究活动中体现STEM教育，我们就改进纸飞机融合STEM教育提出了详细的实验开发策略及具体的实验案例，为科学教师进行此类研究提供一些可供参考的材料。
【关键词】 STEM 融合 案例
本文以《改进纸飞机》湘科版一年级下册第五单元第二课时的教学内容为例。尝试进行实验教学设计，并在低年级开展了教学，以探讨如何整合小学阶段的教学内容，开展STEM教育。
一、教学分析
（一）整合内容
本次教学整合所跨学科科学、技术、工程、数学四门课程。
（二）设计思路
本节课是在上节课设计、制作纸飞机基础上，学生讨论影响纸飞机飞行状态的几种因素，通过尝试改进纸飞机，引导学生从多角度、多方式去改进纸飞机。进行纸飞机飞行测试，评价自己和别人的“产品”，体会与他人合作学习的乐趣。初步体验到科技的进步也是一个不断根据人类需求而改进的过程。
在教学当中，共有两个主要教学活动：第一个活动是尝试改进纸飞机，改进思路主要有改进机翼、适当配重、改变纸张三种。改进纸飞机是建立在试飞实践中学生的比较之上，学生尝试对自己和他人的纸飞机提出改进建议，通过比较评估改变机翼、配重位置、改变纸张纸飞机的飞行效果，训练学生多角度多方式改进纸飞机的创新意识。在改进纸飞机的过程中懂得与他人合作，能尝试提出问题并进行解释，对实验结果如实记录。第二个活动是比一比谁的纸飞机飞得远。一年级学生进行评估要求是“能比较技术作品的使用效果。”要在一年级学生层面比较纸飞机的飞行效果，主要有两方面，一是看谁的纸飞机飞得远，二是看谁的纸飞机留在空中的时间长。本课主要评估第一个方面，通过比赛活动形式进行的。在比赛活动中确立规则、改进折法、调试完善等，进一步地突出技术要点，渗透工程意识。
（三）教学流程
确定探究纸飞机的飞行效果的主题后，为了提供具有挑战性且与学习者相关的STEM学习内容，我们设计了多元化的学习情境和交互式的活动流程。课堂上，我们要求学生以小组为单位，完成纸飞机的飞行效果与机翼构造、配重位置、纸飞机材料因素的研究，再独立完成纸飞机制作。
（四）教学目标
STEM课程的培养目标包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养等方面。制订教学目标时，为了体现STEM涉及的四大领域，分别制订了有针对性的教学目标。（S）科学：历经一个完整的研究过程，了解纸飞机飞行效果与设计、制作之间的关系。(T)技术：能用工具设计并制作一架飞行效果自己满意的纸飞机。(E)工程：能根据假设的因素完成纸飞机的设计方案和制作的不断改进。(M)数学:在实际测量与交流中，加深对测量单位的认识，掌握测量方法的多样性以及科学记录的方法；通过比较飞行距离的多少和时间的数字，发现纸飞机的配重、机翼构造、材料等因素与飞行效果之间的关系。
二、展示作品 经验分享（改进 评估）
【设计意图：渗透公平比较的意识，指导学生在实践中明确评估需要标准的重要性。培养学生记录的习惯，同时这些数据可以帮助学生发现问题，引发新的需要。比赛后的经验分享可以帮助学生进一步反思自己的作品并再次改进纸飞机。让学生在改进技术的同时训练其科学思维，培养其创新精神。】
1.教师和学生约定比赛规则。
2.纸飞机飞行大赛：请各小组同学依次到赛道前面来展示本组改进的纸飞机。
3.及时记录，总结比赛成绩：结合记录表，我们来比比看哪架纸飞机飞得最远？
4.评价：哪个小组的纸飞机飞得最远？他们哪些地方设计得比较成功？哪些地方还需要做进一步地改进和调整？
5.请纸飞机飞得最远的小组的同学分享成功的经验。
6.师：在改进的过程中你们遇到了哪些问题？
【教学反思：通过活动及时评价和总结，引导学生结合自身的测试和大家共同记录的数据，分析和交流技术改进成功的经验，同时反思自己的不足。让学生认识到，我们的纸飞机是可以被改进的，但是要讲求方式方法。改进不一定都是好的，恰当的改进方法能增加纸飞机的飞行距离，不恰当的改进方法反而会让纸飞机飞行的距离更短。引导学生进一步设计和改进纸飞机。】
三、拓展延伸 课堂总结
【设计意图：通过活动，从需求出发，了解飞机的发展史，引导学生明白飞机的设计制作取得成功都是在人们的需求中不断反思、设计和改进的结果，懂得科学技术是为了满足人们的不同需求而不断进步的，技术为人们的生活带来舒适与便利。同时，培养学生积极进取、勇于探索、敢于实践的科学精神。】
1.播放视频，了解科技史。
师：你们知道世界上第一架飞机是谁发明的吗？——莱特兄弟，他们想制造飞机是源于圣诞节父亲送给他们的一个小礼物，请看——（播放视频）莱特兄弟历经了无数次失败与挫折，经过不断地设计、制作与改进，才终于成功发明了飞机。
2.出示图片，认识现代科技作品：今天，人们根据不同的需求制造出不同的飞机，比如：客机、战斗机、直升飞机。
3.简介“苏珊纸飞机”，激发学生进一步探究与改进的欲望：今天，我们一起研究了如何改进纸飞机，我们改进了纸飞机的结构，还改变了材料，你们就是小小工程师。课后，同学们还可以通过不断反思，继续改进自己的纸飞机，让纸飞机飞得更远更平稳，老师相信大家的纸飞机一定会飞得更远！
【教学反思：简单的飞机发明史让学生深刻认识到任何一项科学技术都是在无数次的失败与实践后才取得成功的。苏珊纸飞机的介绍推波助澜，激起了学生进一步改进纸飞机的强烈欲望。总结课的教学内容，肯定学生学习工程师那样进行研究的行为，树立学生的研究信心，将培养学生的技术素养落在实处，为学生的技术素养的可持续发展打下夯实的基础。】
四、教学反思
本课主要设计了两个主体活动，均开展了STEM教学达到了教学目标，为STEM教学案例的开发进行了尝试，有以下特点。
（一）体现了STEM教育理念
在本次教学中，数学作为辅助工具，体现在学生记录数据、分析数据设计方案等过程中。不仅培养了学生的数学素养，还加深了他们对科学概念和科学探究的理解，促进了工程问题的解决。最后还对形体学、力学有初步的认识。
（二）遵循了STEM教学的基本原则---解决真实的、有意义的问题。
学习任务是STEM教学的核心和立足点。STEM教学是基于现实情境的，需要学习者置身于真实的学习任务中。学生学习的过程就是解决实际问题和完成实际项目的过程。本课教学，教师以学生经常玩的纸飞机为切入点，引导学生开展如何设计、制作飞得更远的纸飞机研究，实现了多学科的整合。
（三）反映了STEM教学的体验性
STEM教育不仅主张通过自学或教师引导的学习，更强调学生动手、动脑参与学习过程。STEM提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。通过设计制作飞得更远的纸飞机活动，学生不仅可以认识科学研究的过程，了解形体工学的简单知识，还可以在工程设计体验中感受知识的重要作用，将所学知识与玩玩具连接起来，充分调动学生的积极性。
参考文献：（1）《STEM教育理念讲座》 陈盈 2018.04.18
（2）《大国教育之声论坛》 田慧生 2017.11.30
（3）《科学课》 湖北教育出版 吴英莎 2018.01
注明:本文系湖南省教育科学“十三五”规划2018年度一般资助课题“基于STEM教育的小学科学实验教学课程开发研究”阶段性研究成果，课题批准号：XJK18BJC024