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前言：
包士娟老师应笔者的要求提供了这篇文章，笔者事先提醒了包老师，这是一个教学APP的专栏，所以希望她提供的文章主要讲这方面的内容，但包老师文章来了，笔者通读一遍，却没有看到教学APP的介绍，也没有看到关于应用的各种心得，再仔细看了一回，笔者又不禁钦佩，其实整篇文章中都是教学APP的影子。包老师的整个课程的进程都是在在线的论坛环境下进行的，她一如既往地还在继续用她习惯的CCtalk做直播，设计图纸中利用了设计软件，备课时用了思维导图软件，为了课程设计还做了微视频，学生自主学习中大量利用了网络技术，包括搜索、视频制作、博客写作等。包老师的课程中，信息技术已经成了一种存在，她在整个课程设计的思考中没有为了用技术而用技术，而已经是一种习惯性的应用，这让我想起了中国传统武术中对高手的一句评价：有形有意都是假，拳到无心方见奇。
苏教版小学五年级语文教材下册中《水》一文让学生在阅读中体悟到了水的重要性及其人文意义。笔者从科学教师的角度出发，创设STEM学习课堂——DIY水净化器项目，带领学生走进真实生活，通过整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四大学科领域知识，完整经历一次发现和解决生活中的真实问题的实践过程，更具现实意义。
课程内容总体构思
奥苏泊尔说过，“影响教育最重要的因素是学生已经知道了什么”。五年级学生对水的物理认知主要停留在其液、固、汽三态上。如何让生命之水变得更加洁净，学生需要通过“DIY水净化器”这个学习项目来加深体验，图1即是该课程实施的思维导图。
课程准备
学生的问题往往来源于他们对周边事物的好奇心，当已有经验与情景产生冲突的时候就会有新的问题产生。研究表明，具备新颖性、复杂性、不确定性和冲突性的事物都能够引发孩子的好奇心，促使孩子去探索和研究。在实施“DIY水净化器”STEM课程学习过程中，笔者注重突出学生的主体作用，引导学生经历发现问题、提出问题、研究问题、解决问题的全过程，试图在课程准备阶段就把学生带进课程当中。
1.课前考察，创设问题情境
带领学生到学校附近的澄塞河进行考察，“了解身边的水”。通過拍照、采集水样等方式来收集资料。同时产生问题：自来水厂是如何净化河水的？合格水的标准是什么？怎样判断我们取到的这些水样是否达标？等等。
2.社会调查，了解相关产品性状
学生在教师的指导下，通过调研市场上的净水器产品，了解净水器的净化原理和净化效果。这个环节，家长可以出面协助。通过调查取证，学生们发现问题：各类不同价格的净水器净水效果不同，同时也产生了要“自己造净化器”的想法。
3.问题研讨，点燃探究热情
问题产生：生活中哪些东西可以用来净化水？怎样才能达到较好的净化效果？什么样的结构能保证净化效果？……此时的主要活动内容，便是让学生围绕制作水净化器这件事，通过写问题帖、头脑风暴、小组交流讨论等方式依次提出问题，筛选、整理有价值的问题。
4.文献研究，储备基础知识
此环节主要活动内容是通过网上搜索、图书馆阅览等多种方式，搜集与水净化相关的知识。通过网络在线学习，学生们了解到了全国水资源分布图、水的作用与危害、水的三态变化、水的净化方法等知识。我班一名学生还在无意中查到了山东一家净水器公司的电话，并将自己的问题告知了对方，对方非常诚恳地解答了问题。电话采访，让我们获得了研究的第一手资料。
项目实施
活动1：水净化原理我知道
活动内容：邀请水厂专家进课堂讲解水净化知识。
活动目标：知道自来水的处理流程，知道水净化的方法和所使用的材料。
“DIY净化器”的整个项目学习过程都应体现学生主体的作用，这有利于改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手的学习方法和态度，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力。讲座当天，江南水务的吴先生给学生们介绍了长江水如何变成自来水的河水处理过程，并重点讲解了过滤和吸附两种水净化的方法。原来，过滤就是用滤纸等将大的颗粒物质挡在目标区以外，而吸附是指利用多孔物质将水中的小颗粒物质存留于滤料中。于是，“过滤和吸附的主要作用是什么”“过滤和吸附的主要原理是什么”“生活中哪些材料可以用作过滤和吸附的材料”等问题迎刃而解。
活动2：水净化实验大比拼
活动内容：通过实验掌握水净化材料的排放顺序、净化效果及水质检测技术。
活动目标：会使用PH试纸，会控制对比实验中的变量，探究不同材料的过滤效果。
本环节的重点学习活动是水净化实验，在实验实施之前，学生必须要了解：什么样的水才是合格的？带着问题，学生自主阅读了《生活饮用水标准》，懂得了合格饮用水须达到以下标准：①无毒，无害，无异味；②均衡的矿物质和微量元素；③PH值成弱碱性。那如何检测水样是否合格呢？笔者向学生介绍了使用PH试纸测量水样酸碱度的方法，并给出了一份水样检测实验单（如下表），引导学生掌握了PH试纸的相关使用知识。学生分组使用PH试纸检测三个水样的酸碱度，每份水样测量三次并填表。
此外，学生还了解了浊度计的结构及使用方法，并仿照表1的样式检测了三个水样的浊度。水体的气味和味道可以通过鼻子闻、口尝来检验，人们常常根据水的气味，推测水中所含的杂质和有害成分。水的色度也可以通过观察法来检测。
有学生尝试用专家讲座中提到的过滤和吸附的方法来净化水质。他们用大石子、小石子、沙子、活性炭、过滤棉等材料来做实验，检测使用哪种材料能够达到净化要求，并设计实验方案（如下页图2）。通过实验，学生们发现，沙子是过滤水中大部分杂质的重要材料，但是需要2厘米厚的沙子才能有效地过滤水中的杂质，放沙太少效果不大。但是，接下来学生们又想到了第二个问题：只放一层净水材料肯定是不够的，如果要放多层的话，这些材料的叠放顺序又该是怎样的呢？于是学生开始设计实验方案，展开了如图3所示的实验2，用来考证叠放顺序对净水效果的影响。学生把过滤材料依次放入容器即矿泉水瓶中，从底部往上分别为：第一层放入2厘米厚的碎石，防止沙子流至容器底部；第二层倒入2厘米厚的沙子；第三层是活性炭。把污水从容器顶部倒入，污水依次流经活性炭、沙子、碎石层，再从底部流出。这一阶段的学习，学生通过猜想、制订方案、动手实验验证、再次发现问题、再次实验验证、调试等环节，最终解决了问题。 在实验研究的过程中，学生发现，废水中的一些有机物如酚、苯、洗涤剂等很难被分解，但活性炭可以吸附这些有机物。而石英砂可以过滤掉水中的悬浮物，让水变得更清澈。
活动3：水净化器的设计、制作、调试
活动内容：引导学生自主设计图纸，小组合作完成水净化器作品。
活动目标：能绘制简单的水净化器设计图纸；能按照设计图制作简易的净水器并进行调试；通过迭代，不断优化自己的净水器产品设计。
STEM项目学习给予学生更多的机会自由讨论，设计与实施自己的问题解决方案，再测试检验实验效果并加以调试。从理论到实践，制作一个净水器需要思考几个问题：使用哪些材料？用多少？有的准备多了，有的准备少了，没考虑耗材情况……学生在反复实验、调试的过程中，深刻体验到了科学探究的趣味：通过设计对比实验搜集数据，学会了监测水质的变化；通过绘制曲线图分析数据，了解到了不同材料在相同厚度情况下的过滤效果；通过计算，综合考虑过滤效果和价格等因素，学会了控制制作成本……最后学生在调查报告中详细介绍了自己的成果获取过程。
活动4：水净化器发布会
活动内容：邀请专家进课堂召开水净化器发布会，学生相互交流作品制作中的点滴收获并总结制作经验。
活动目标：及时梳理制作调试过程的成功经验与失败教训，能用合适的方式表达有关水净化的知识和自己的研究成果。
作品是知识建构的外在表现。通过创作作品，建构、重构学生的理解，让学生个人的理解可视化，并在展示过程中增进理解力，这是我们召开水净化器发布会的初衷。水净化器发布会既是对一段时间以来学生学习成果的展示，也是对学生综合能力的一次检验。发布会上，我们请来了江南水务的专家参与点评、互动；学生按小组发布自己制作的水净化装置，谈成功感受，与师生分享自己的作品制作经验。正如沈子钰同学在分享中所说：这次活动他不仅知道了水净化的原理，还懂得了团队合作的重要性，一个产品的创新不是一次就能设计和制作成功的，而是需要多次反复尝试。
课程评价
项目学习是以典型产品为载体展开的知识与技能的学习，是做中学的一种学习方式，培养学生自主探究能力，指引学身终身学习，自我发展。基于项目的学习，不仅要求对小组成果进行评价，而且还要强调对个人学习过程进行评价，做到形成性评价和结果性评价相结合。
1.形成性评价
成长记录袋是从国外引进的一种新兴评价方式，是根据教育教学目标，有意识地将各科有关学生表现的作品及其他证据收集起来，通过合理地分析与解析，反映学生在学习与发展过程中的优势与不足，反映学生在达到目标的过程中付出的努力与进步，并通过学生的反思与改进，激励学生取得更高的成就。我们的项目学习成长记录袋，主要用来记录和展示学生学习的过程和成果，比如记录学生的活动日记、家长的评价建议、教师的观察日记等。
2.结果性评价
针对该项目的实施过程，笔者从同行处借鉴创作了“DIY净水器”评价表，量化评价学生的作品，作为教师对学生小组作品的结果性评价。
课程反思
1.基于真实问题的学生主体实践活动
STEM课程最大的特点就是以学习者为中心，解决生活实际问题。教师通过创设情境，带领学生实地考察了解身边的水，通过观察水质、拍摄照片、采集水样等方式来收集样本资料，提出了问题，并带着问题请江南水务的专家进课堂讲解水净化知识，有了水净化的科学知识，学生们又开展了对实验材料和净化效果的实验探究活动。而作为一个动手制作的活动，学生们又经历了设计、制作、修改等实践活动。江南水务专家还二进课堂，为作品进行点评和优化。学生始终站在课程中央，主动参与，是活动的积极实践者。
2.四大领域课程的有机整合
DIY水净化器项目是科学、技术、工程、数学学科融合的课程。本活动中，科学领域的学习内容有：用吸附、过滤的方法去除水中不溶性的杂质、知道用PH试纸测试水的酸碱性。技术领域的学习内容有：使用PH試纸检测水样酸碱度、探究不同材料的过滤效果、能根据需要借助技术制作水净化器。工程领域的学习内容有：绘制水净化器设计图、按照设计图纸制作净水装置并进行测试、通过迭代不断优化净水器。数学领域的学习内容有：通过设计对实验数据表格记录实验数据、通过计算综合考虑过滤效果和价格等因素控制制作成本。
3.促进学生的深度学习
深度学习是指在教师的引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心投入并且积极参与、体验成功、获得发展的一种有意义的学习过程。深度学习更关注学习者对学习意义和知识的协同建构。学生将水净化知识用于制作水净化器的过程中，不断验证实验材料对净化效果的影响，不断尝试的过程就是知识建构的过程。
在实验探究阶段，学生的批判性思维、问题解决等综合能力在反复实验中得以培养和发展。学生通过选择材料、实验操作、设计修改水净化装置，显著提升动手能力。作品发布会当天，小组成员分工合作，有的策划展示流程，有的制作PPT，有的做解说员，同学之间充满了为完成共同任务的决心，展示交流环节让学生理解并诠释了合作的真谛。
总之，在DIY水净化器项目学习中，笔者见证了学生的成长，STEM教育让学生的学习更主动，更有意义。
后记
笔者有一个越来越笃定的认识，整体课程设计中应用各种信息技术的方式，相比单独对一个个教学APP进行功能解读、技能传授的传统信息技术培训方式，更容易让老师们体会信息技术与教育教学深度融合的形式和内涵，并且更容易让老师们将所学自觉地应用于日常的工作中，因此笔者选择了这篇文章，希望能给大家的日常工作提供一些有益的帮助。
包士娟老师应笔者的要求提供了这篇文章，笔者事先提醒了包老师，这是一个教学APP的专栏，所以希望她提供的文章主要讲这方面的内容，但包老师文章来了，笔者通读一遍，却没有看到教学APP的介绍，也没有看到关于应用的各种心得，再仔细看了一回，笔者又不禁钦佩，其实整篇文章中都是教学APP的影子。包老师的整个课程的进程都是在在线的论坛环境下进行的，她一如既往地还在继续用她习惯的CCtalk做直播，设计图纸中利用了设计软件，备课时用了思维导图软件，为了课程设计还做了微视频，学生自主学习中大量利用了网络技术，包括搜索、视频制作、博客写作等。包老师的课程中，信息技术已经成了一种存在，她在整个课程设计的思考中没有为了用技术而用技术，而已经是一种习惯性的应用，这让我想起了中国传统武术中对高手的一句评价：有形有意都是假，拳到无心方见奇。
苏教版小学五年级语文教材下册中《水》一文让学生在阅读中体悟到了水的重要性及其人文意义。笔者从科学教师的角度出发，创设STEM学习课堂——DIY水净化器项目，带领学生走进真实生活，通过整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四大学科领域知识，完整经历一次发现和解决生活中的真实问题的实践过程，更具现实意义。
课程内容总体构思
奥苏泊尔说过，“影响教育最重要的因素是学生已经知道了什么”。五年级学生对水的物理认知主要停留在其液、固、汽三态上。如何让生命之水变得更加洁净，学生需要通过“DIY水净化器”这个学习项目来加深体验，图1即是该课程实施的思维导图。
课程准备
学生的问题往往来源于他们对周边事物的好奇心，当已有经验与情景产生冲突的时候就会有新的问题产生。研究表明，具备新颖性、复杂性、不确定性和冲突性的事物都能够引发孩子的好奇心，促使孩子去探索和研究。在实施“DIY水净化器”STEM课程学习过程中，笔者注重突出学生的主体作用，引导学生经历发现问题、提出问题、研究问题、解决问题的全过程，试图在课程准备阶段就把学生带进课程当中。
1.课前考察，创设问题情境
带领学生到学校附近的澄塞河进行考察，“了解身边的水”。通過拍照、采集水样等方式来收集资料。同时产生问题：自来水厂是如何净化河水的？合格水的标准是什么？怎样判断我们取到的这些水样是否达标？等等。
2.社会调查，了解相关产品性状
学生在教师的指导下，通过调研市场上的净水器产品，了解净水器的净化原理和净化效果。这个环节，家长可以出面协助。通过调查取证，学生们发现问题：各类不同价格的净水器净水效果不同，同时也产生了要“自己造净化器”的想法。
3.问题研讨，点燃探究热情
问题产生：生活中哪些东西可以用来净化水？怎样才能达到较好的净化效果？什么样的结构能保证净化效果？……此时的主要活动内容，便是让学生围绕制作水净化器这件事，通过写问题帖、头脑风暴、小组交流讨论等方式依次提出问题，筛选、整理有价值的问题。
4.文献研究，储备基础知识
此环节主要活动内容是通过网上搜索、图书馆阅览等多种方式，搜集与水净化相关的知识。通过网络在线学习，学生们了解到了全国水资源分布图、水的作用与危害、水的三态变化、水的净化方法等知识。我班一名学生还在无意中查到了山东一家净水器公司的电话，并将自己的问题告知了对方，对方非常诚恳地解答了问题。电话采访，让我们获得了研究的第一手资料。
项目实施
活动1：水净化原理我知道
活动内容：邀请水厂专家进课堂讲解水净化知识。
活动目标：知道自来水的处理流程，知道水净化的方法和所使用的材料。
“DIY净化器”的整个项目学习过程都应体现学生主体的作用，这有利于改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手的学习方法和态度，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力。讲座当天，江南水务的吴先生给学生们介绍了长江水如何变成自来水的河水处理过程，并重点讲解了过滤和吸附两种水净化的方法。原来，过滤就是用滤纸等将大的颗粒物质挡在目标区以外，而吸附是指利用多孔物质将水中的小颗粒物质存留于滤料中。于是，“过滤和吸附的主要作用是什么”“过滤和吸附的主要原理是什么”“生活中哪些材料可以用作过滤和吸附的材料”等问题迎刃而解。
活动2：水净化实验大比拼
活动内容：通过实验掌握水净化材料的排放顺序、净化效果及水质检测技术。
活动目标：会使用PH试纸，会控制对比实验中的变量，探究不同材料的过滤效果。
本环节的重点学习活动是水净化实验，在实验实施之前，学生必须要了解：什么样的水才是合格的？带着问题，学生自主阅读了《生活饮用水标准》，懂得了合格饮用水须达到以下标准：①无毒，无害，无异味；②均衡的矿物质和微量元素；③PH值成弱碱性。那如何检测水样是否合格呢？笔者向学生介绍了使用PH试纸测量水样酸碱度的方法，并给出了一份水样检测实验单（如下表），引导学生掌握了PH试纸的相关使用知识。学生分组使用PH试纸检测三个水样的酸碱度，每份水样测量三次并填表。
此外，学生还了解了浊度计的结构及使用方法，并仿照表1的样式检测了三个水样的浊度。水体的气味和味道可以通过鼻子闻、口尝来检验，人们常常根据水的气味，推测水中所含的杂质和有害成分。水的色度也可以通过观察法来检测。
有学生尝试用专家讲座中提到的过滤和吸附的方法来净化水质。他们用大石子、小石子、沙子、活性炭、过滤棉等材料来做实验，检测使用哪种材料能够达到净化要求，并设计实验方案（如下页图2）。通过实验，学生们发现，沙子是过滤水中大部分杂质的重要材料，但是需要2厘米厚的沙子才能有效地过滤水中的杂质，放沙太少效果不大。但是，接下来学生们又想到了第二个问题：只放一层净水材料肯定是不够的，如果要放多层的话，这些材料的叠放顺序又该是怎样的呢？于是学生开始设计实验方案，展开了如图3所示的实验2，用来考证叠放顺序对净水效果的影响。学生把过滤材料依次放入容器即矿泉水瓶中，从底部往上分别为：第一层放入2厘米厚的碎石，防止沙子流至容器底部；第二层倒入2厘米厚的沙子；第三层是活性炭。把污水从容器顶部倒入，污水依次流经活性炭、沙子、碎石层，再从底部流出。这一阶段的学习，学生通过猜想、制订方案、动手实验验证、再次发现问题、再次实验验证、调试等环节，最终解决了问题。 在实验研究的过程中，学生发现，废水中的一些有机物如酚、苯、洗涤剂等很难被分解，但活性炭可以吸附这些有机物。而石英砂可以过滤掉水中的悬浮物，让水变得更清澈。
活动3：水净化器的设计、制作、调试
活动内容：引导学生自主设计图纸，小组合作完成水净化器作品。
活动目标：能绘制简单的水净化器设计图纸；能按照设计图制作简易的净水器并进行调试；通过迭代，不断优化自己的净水器产品设计。
STEM项目学习给予学生更多的机会自由讨论，设计与实施自己的问题解决方案，再测试检验实验效果并加以调试。从理论到实践，制作一个净水器需要思考几个问题：使用哪些材料？用多少？有的准备多了，有的准备少了，没考虑耗材情况……学生在反复实验、调试的过程中，深刻体验到了科学探究的趣味：通过设计对比实验搜集数据，学会了监测水质的变化；通过绘制曲线图分析数据，了解到了不同材料在相同厚度情况下的过滤效果；通过计算，综合考虑过滤效果和价格等因素，学会了控制制作成本……最后学生在调查报告中详细介绍了自己的成果获取过程。
活动4：水净化器发布会
活动内容：邀请专家进课堂召开水净化器发布会，学生相互交流作品制作中的点滴收获并总结制作经验。
活动目标：及时梳理制作调试过程的成功经验与失败教训，能用合适的方式表达有关水净化的知识和自己的研究成果。
作品是知识建构的外在表现。通过创作作品，建构、重构学生的理解，让学生个人的理解可视化，并在展示过程中增进理解力，这是我们召开水净化器发布会的初衷。水净化器发布会既是对一段时间以来学生学习成果的展示，也是对学生综合能力的一次检验。发布会上，我们请来了江南水务的专家参与点评、互动；学生按小组发布自己制作的水净化装置，谈成功感受，与师生分享自己的作品制作经验。正如沈子钰同学在分享中所说：这次活动他不仅知道了水净化的原理，还懂得了团队合作的重要性，一个产品的创新不是一次就能设计和制作成功的，而是需要多次反复尝试。
课程评价
项目学习是以典型产品为载体展开的知识与技能的学习，是做中学的一种学习方式，培养学生自主探究能力，指引学身终身学习，自我发展。基于项目的学习，不仅要求对小组成果进行评价，而且还要强调对个人学习过程进行评价，做到形成性评价和结果性评价相结合。
1.形成性评价
成长记录袋是从国外引进的一种新兴评价方式，是根据教育教学目标，有意识地将各科有关学生表现的作品及其他证据收集起来，通过合理地分析与解析，反映学生在学习与发展过程中的优势与不足，反映学生在达到目标的过程中付出的努力与进步，并通过学生的反思与改进，激励学生取得更高的成就。我们的项目学习成长记录袋，主要用来记录和展示学生学习的过程和成果，比如记录学生的活动日记、家长的评价建议、教师的观察日记等。
2.结果性评价
针对该项目的实施过程，笔者从同行处借鉴创作了“DIY净水器”评价表，量化评价学生的作品，作为教师对学生小组作品的结果性评价。
课程反思
1.基于真实问题的学生主体实践活动
STEM课程最大的特点就是以学习者为中心，解决生活实际问题。教师通过创设情境，带领学生实地考察了解身边的水，通过观察水质、拍摄照片、采集水样等方式来收集样本资料，提出了问题，并带着问题请江南水务的专家进课堂讲解水净化知识，有了水净化的科学知识，学生们又开展了对实验材料和净化效果的实验探究活动。而作为一个动手制作的活动，学生们又经历了设计、制作、修改等实践活动。江南水务专家还二进课堂，为作品进行点评和优化。学生始终站在课程中央，主动参与，是活动的积极实践者。
2.四大领域课程的有机整合
DIY水净化器项目是科学、技术、工程、数学学科融合的课程。本活动中，科学领域的学习内容有：用吸附、过滤的方法去除水中不溶性的杂质、知道用PH试纸测试水的酸碱性。技术领域的学习内容有：使用PH試纸检测水样酸碱度、探究不同材料的过滤效果、能根据需要借助技术制作水净化器。工程领域的学习内容有：绘制水净化器设计图、按照设计图纸制作净水装置并进行测试、通过迭代不断优化净水器。数学领域的学习内容有：通过设计对实验数据表格记录实验数据、通过计算综合考虑过滤效果和价格等因素控制制作成本。
3.促进学生的深度学习
深度学习是指在教师的引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心投入并且积极参与、体验成功、获得发展的一种有意义的学习过程。深度学习更关注学习者对学习意义和知识的协同建构。学生将水净化知识用于制作水净化器的过程中，不断验证实验材料对净化效果的影响，不断尝试的过程就是知识建构的过程。
在实验探究阶段，学生的批判性思维、问题解决等综合能力在反复实验中得以培养和发展。学生通过选择材料、实验操作、设计修改水净化装置，显著提升动手能力。作品发布会当天，小组成员分工合作，有的策划展示流程，有的制作PPT，有的做解说员，同学之间充满了为完成共同任务的决心，展示交流环节让学生理解并诠释了合作的真谛。
总之，在DIY水净化器项目学习中，笔者见证了学生的成长，STEM教育让学生的学习更主动，更有意义。
后记
笔者有一个越来越笃定的认识，整体课程设计中应用各种信息技术的方式，相比单独对一个个教学APP进行功能解读、技能传授的传统信息技术培训方式，更容易让老师们体会信息技术与教育教学深度融合的形式和内涵，并且更容易让老师们将所学自觉地应用于日常的工作中，因此笔者选择了这篇文章，希望能给大家的日常工作提供一些有益的帮助。