STREAM教育理念下乐高4C教学模式在汽车科普教育活动设计中的应用

我国中小学生汽车科普教育现状

中小学生汽车科普教育概况

目前，我国中小学生的汽车科普教育呈现出多样化和多层次的发展趋势。传统的科普教育活动主要包括学校组织的科普讲座、展览和实践活动等，通过这些活动为学生提供直观的学习体验。此外，博物馆和科技馆等机构也在这方面作出了积极的努力，比如北京汽车博物馆通过举办学术研讨会、讲座和展览等活动，为中小学生的汽车科普教育提供了丰富的资源和交流机会[1]。同时，随着互联网和新媒体的兴起，通过在线平台、移动应用和社交媒体等渠道传播的科普知识也得到了广泛应用。一些汽车厂商和机构也积极开展讲座、培训班和实践活动等形式多样的科普教育，比如上海国际汽车博览会的“智辂空间”活动成立了“汽车科普联盟”，致力于推动青少年科普项目和培养新模式的复合专业人才。这些活动的举办不仅促进了中小学汽车科普教育的发展，还为学生提供了与专家和业界人士互动交流的机会。我国国内具体的汽车科普途径如图1所示。

中小学生汽车科普教育的需求及挑战

当前复杂的交通系统和日益普及的汽车使用，让中小学生对汽车科学知识的认知变得尤为重要，对相关知识的广泛普及需求亟待解决。深入了解汽车的原理、构造和工作机制，不仅有助于提升中小学生的交通安全意识，还能培养他们的科学素养和创造性思维，涵盖物理、化学等多学科知识，为其问题解决能力和创新潜能的发展奠定基础。同时，为中小学生提供充分的汽车科学知识教育，还能为他们未来从事与汽车相关的职业提供必要的准备，促进其职业发展。

当前，中小学汽车科学知识普及教育面临诸多困难和挑战。教师方面存在专业知识和资源不足的问题，限制了教师在教学中全面深入传授汽车科学知识的能力。同时，教育目标与考试压力的平衡也是挑战之一，学校在资源和时间分配上对汽车科学教育投入不足。此外，缺乏专业的指导与培训使得教师在设计和传授汽车科学知识时缺乏明确的方法和策略，加上学生对汽车科学知识的兴趣和学习需求不同，进一步增加了教师的教学难度。表1为汽车科学知识普及中面临的具体需求和挑战。

基于乐高4C教学模式的研学活动设计——创车乐园

“创车乐园：乐高小车拼装活动”是根据教科版《科学》教材4年级上册“设计制作小车”课程内容衍生的STREAM活动，但不局限于4年级学生，教师可以选择不同的乐高教育产品，面向不同年级和兴趣差异的学生。该活动的主要目标是围绕学科核心概念“工程设计与物化”，通过使用乐高积木拼装和设计小车，培养学生的创造力、问题解决能力和团队合作精神。

活动目标

义务教育科学课程旨在培养学生的核心素养，为学生的终身发展奠定基础。为了明确课程目标，将科学课程培养核心素养的构成和学段特征作为主要依据，同时从量化和质化两个方面描述了核心素养的表现标准，即科学观念目标、科学思维目标、探究实践目标和态度责任目标[2]。

科学观念理解汽车的基本原理和结构，培养学生对科学知识的理解和应用能力；了解汽车的发展历程，认识到科学是不断向前发展的，激发对汽车的兴趣和探究欲望；感受汽车知识与现实生活的联系，了解科学在解决问题和创新中的作用。

科学思维培养学生细致入微的观察能力，观察和分析汽车的构造与运行机制；培养提出问题和解决问题的能力，通过调整和改进乐高汽车模型，解决赛车在比赛过程中遇到的挑战；培养逻辑思维和推理能力，通过了解汽车的功能和互动关系，设计乐高汽车模型。

探究实践进行实践活动，通过操作乐高积木模型亲身体验汽车的构建和运作过程，加深对汽车科学知识的理解；通过赛车比赛，引导学生探索改进汽车模型的方法和策略，并对其效果进行评估和反思；培养观察、测量和记录的能力，通过汽车模型数据的收集和分析，进行科学的观察和实证。

态度责任培养学生对科学研究的探索精神和持续学习的态度，鼓励他们积极参与科学实践；强调合作和团队的重要性，培养学生在小组合作中互相尊重和共同努力的精神；培养对环境保护和可持续交通的意识和责任感，引发学生思考汽车科技发展与环境可持续性之间的关系。

通过乐高汽车研学活动，学生将获得科学知识、提升科学思维和实践能力，并建立积极的科学态度和社会责任感。这样的活动设计将更加全面地促进学生的综合发展。

STREAM分析

“创车乐园”活动是一个旨在促进跨学科学习和整合了多个学科领域的跨学科STREAM教育项目，深入探索了科学、技术、读写、工程、艺术和数学等多个学科的核心要素。

科学汽车的工作原理和物理原理，包括动力传输、力学、能量转换等方面的知识；通过实践、观察和实验理解科学概念，并运用科学方法解决与汽车相关的问题。

技术使用和操作各种技术工具和设备，比如编程软件、传感器、乐高积木等；学习和实践利用技术控制、模拟和优化汽车模型，并解决与技术相关的问题。

读写阅读与汽车相关的文本资料，比如科学杂志、技术手册等，提高学生的科学阅读能力和理解能力；撰写汽车介绍和技术说明，加深对汽车科学原理的理解，培养表达能力。

工程学习设计思维、制订计划、选择材料和解决技术难题，以构建可靠和创新的汽车模型。

人文艺术汽车模型的外观设计和装饰，通过绘画和装饰提升汽车模型的视觉效果。

数学尺寸和比例测量，速度、加速度和旋转力矩计算，以及数据统计和图表制作，量化、分析和解释与汽车相关的数据和现象，深入理解汽车科学与工程学的数学基础。

读写有助于学生深入理解汽车相关文献资料，并创造性地表达观点。乐高汽车研学活动的展厅提供了丰富的汽车资料文献、电子触摸屏等，以便学生查看汽车发展历史和对比不同车型。工程任务可有效培养学生的设计思维和技术问题解决能力，帮助他们成为具备乐高汽车工程师身份的学习者。技术馆内充满艺术感的汽车工业设计展览有助于丰富学生的审美经验，激发学生的创造力。

活动过程

连接

教师提供白纸、彩笔等教学工具，鼓励学生绘制出属于自己的汽车并为其命名，学生互相分享并展示自己的汽车作品。

活动意义每个个体皆具备内生创造力，透过个性特质的自我认知，能够自发融入乐高活动所散发的独特氛围中。

建构

根据学生绘制的汽车作品进行分组，并按序参观历史馆、珍藏馆和技术馆，以便全面探索汽车知识与结构。

在技术馆的模拟驾驶装置中，学生亲身体验驾驶汽车，通过精心设计的模拟场景和即时反馈，深入了解汽车驾驶技巧和交通安全知识。

为每个小组配备乐高积木教具，小组合作设计、搭建一辆汽车模型。在设计过程中，小组可以充分发挥自主创意，但需确保满足以下要求。①汽车模型应具备至少3个轮子，以实现在平面上的自由运动能力。②汽车模型必须设计适当尺寸和比例的驾驶员座椅，以适应乐高驾驶员的体积要求。③汽车模型应具备基本的稳定性，避免在移动过程中发生倾倒的风险。④汽车模型的外观设计应富有创意与趣味性，鼓励学生在模型结构上展示创造力。⑤汽车模型应能运用简单的机械原理，诸如齿轮或简易机械装置等。

活动意义通过设计和搭建汽车模型，帮助学生综合学习有关汽车的知识和结构的知识，培养学生的团队合作能力、创造力和实践技能，为他们提供实际操作和综合思考的机会，为未来的学习和职业发展奠定基础。

反思

每个小组将详细介绍他们所设计汽车的特点和组件，并进行互评。在此过程中，学生将积极提出问题、分享观点，并为其他小组提供建设性的建议和反馈。

教师将运用互动评价的方法，对学生的自我评估及他们在搭建汽车模型过程中和课堂活动中的表现进行客观评价和有针对性的反馈。

教师回应学生提出的未解决问题或对于更优解决方案的疑虑，以及在乐高汽车模型搭建过程中遇到的技术难题，提供建议和指导，激发学生的潜力，引导他们积极寻求解决方案。

活动意义通过实际操作检验学生的知识掌握情况，利用反思帮助教师调整教学计划，提高学生的学习效果。

延续

教师提出问题，激发学生对现实生活中汽车生产制作方式的思考，鼓励学生在学习汽车制造过程中开展自主探究。

活动意义学生根据自身兴趣和学习目标，选择合适的研究方向，积极利用各种资源和工具进行深入探索。

活动评价

Science（科学）

知识掌握评估学生对汽车科学原理的理解程度和应用能力。

实践与观察考查学生在实践中运用科学方法进行观察和分析的能力。

Technology（技术）

技术应用评估学生运用技术工具（如乐高积木）进行汽车模型搭建的能力。

使用和维护技术工具考查学生正确使用和维护技术设备的能力。

RoboticsandEngineering（机器人和工程）

设计和构建评估学生在乐高搭建汽车模型时的设计创新性、结构稳定性和功能实现的能力。

工程思维考查学生分析问题、制订解决方案和调整改进模型的能力。

Arts（艺术）

创意和表现评估学生在乐高汽车模型的外观设计、装饰和美学方面的创造力和表现能力。

Mathematics（数学）

测量和计算考查学生在模型搭建过程中运用数学概念和计算技巧的能力。

数据分析评估学生对模型性能和改进的数据分析能力和总结能力。

Literacy（识字能力）

阅读和理解考查学生在阅读相关文献和说明书时的理解能力。

讲述和表达评估学生通过口头或书面方式表达模型设计和开发过程的能力。

以上评价指标将根据STREAM教育的各个元素和乐高搭建汽车模型活动的特点，综合考虑学生在不同领域和能力上的表现情况。通过综合考量这些维度，可以得出一个更全面的评价，帮助学生了解自己的优势和改进的方向，同时也为教师和活动组织者提供有针对性的反馈和改进活动的建议。

活动建议

当将乐高教育与汽车科普教育元素相结合时，教师可以根据学生的兴趣和差异，选择不同的乐高教育产品，以提供更加专业和个性化的学习体验。

连接阶段

开展有趣的汽车科普知识问答游戏，让学生在竞赛中学习与汽车相关的基本概念和原理，通过游戏调动学习的积极性。

调查学生对汽车的兴趣和知识水平，根据结果组织专题讲座或专家授课，让学生根据自身兴趣选择进一步了解的领域。

建构阶段

提供不同类型的乐高汽车模型选项，涵盖汽车的不同功能和特点。比如让学生选择搭建一辆赛车、一辆SUV或一辆电动车等，以满足学生对不同类型汽车的兴趣。

为学生提供不同难度系数的乐高汽车模型套装，让他们根据模型说明书自主搭建乐高汽车，并加入汽车科学相关的元素，如引擎、悬挂系统等。

设计挑战性的乐高汽车构建任务，让学生研究并搭建具有特定功能的汽车模型，如自动驾驶系统、动力传输机制等。

反思阶段

组织学生进行汽车科普知识分享或展示，让他们通过解释所搭建模型的原理或特点，提高自身对汽车科学的理解和表达能力。

鼓励学生结合所学的汽车原理，对乐高汽车模型进行改进和优化。

延续阶段

提供进一步的汽车科普学习资源，如推荐阅读材料、在线教育平台等，以满足学生对汽车科学领域更深入学习的需求。

鼓励学生团队合作，组织乐高汽车设计竞赛或模拟车队比赛，让学生在合作中进一步提高创造力和解决问题的能力。

通过以上活动建议，结合乐高教育和汽车科普教育元素，可以激发学生对汽车科学的兴趣和热爱，并通过乐高模型搭建和相关学习活动，培养学生的创造力、合作意识和解决问题的能力。同时，应考虑到学生的兴趣和个体差异，使活动更加个性化和专业化。