STEM教育是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）于一体的综合教育，倡导“以设计和探索为手段，运用科学与数学的思想，应用技术手段，在解决实际问题中进行知识学习”，旨在提升学生解决实际问题的综合能力和跨学科的思维能力。在教科版小学科学课程中也有安排类似的“STEM”教学内容，例如《用纸造一座桥》、《做一个1分钟计时器》、《制作小杆秤》等，如何落实STEM教学，切实提升学生的科学素养，需要我们教师能够从生活中的案例入手，引导学生经历科学家那样的探究过程。
以下是教科版小学科学六年级下册第一单元《微小世界》的研究中进行的一个STEM项目，这个项目专注于设计并制作完成一个放大倍数较高的简易显微镜。
一、任务与情境
生1：为了杀菌。
生2：妈妈告诉我说晒被子是为了除去螨虫。
师：可是，你们能看到细菌、螨虫吗？
生：看不到，就算用了放大镜也看不见细菌、螨
虫，好失望。
图1
2.师：的确，我们用肉眼甚至放大倍数很高的放大镜都很难观察到细菌、螨虫，以及我们在科学研究中观察植物、动物时也很难观察到细胞等细节，无法领略细小事物的美。那怎么办呢？
生1:既然一个放大镜不能观察到这么细小的事物，那可以试试用2个放大镜来观察吗？
生2:对，我们可以用放大倍数更高的工具来观察，比如显微镜。
师：其实两个放大镜的镜片也可以制作出放大倍数较高的显微镜，从而帮助我们观察。
那如何用2个放大镜制作成放大倍数高的显微镜呢？学生们都面临着这样一个问题。
教师出示项目作业：成功用两片凸透镜自制放大倍数较高、成本较低、耗时较少、美观的显微镜，最后展示作品，并用自制显微镜观察玻片标本。
二、思考与设计
（一）调查分析和活动体验：
此项目适用于小学六年级下册第一单元《微小世界》单元的研究，专注于设计并制作完成能够细致观察到细小物体且效果较好的自制显微镜。在探究此项目前，学生平时已经接触过并使用过放大镜来观察事物，并且知道不同的放大镜放大倍数不同，但并不了解怎样特征的放大镜放大倍数更高。另外，个别学生也曾在课外尝试过用显微镜观察一些物体，如洋葱表皮细胞、一些显微镜标本玻片等，领略过微小世界的美，但并不清楚具体该如何正确操作调节显微镜。
1.收集资料，了解显微镜的发展历史、基本构造、成像原理
教学目标：调查了解显微镜的发展历史，知道基本构造、成像原理。
学习资料：
（1）显微镜发展历史：
早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
1590年，荷兰Z·Jansen(詹森)和意大利人的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。
1611年，Kepler(克卜勒)：提议复合式显微镜的制作方式。
1833年，Brown(布朗)：在显微镜下观察紫罗兰，随后发表他对细胞核的详细论述。
1838年，SchliedenandSchwann(施莱登和施旺)：皆提倡细胞学原理，其主旨即为「有核细胞是所有动植物的组织及功能之基本元素」。
1876年，Abbe(阿比)：剖析影像在显微镜中成像时所产生的绕射作用，试图设计出最理想的显微镜。
1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料将微生物组织进行染色，由此他发现了霍乱及结核杆菌。往后20年间，其它的细菌学家，像是Klebs和Pasteur(克莱柏和帕斯特)则是藉由显微镜下检视染色药品而证实许多疾病的病因。
1886年，Zeiss(蔡司)：打破一般可见光理论上的极限，他的发明--阿比式及其它一系列的镜头为显微学者另辟一新的解像天地。
1924年，Lacassagne(兰卡辛)：与其实验工作伙伴共同发展出放射线照相法，这项发明便是利用放射性钋元素来探查生物标本。
1941年，Coons(昆氏)：将抗体加上萤光染剂用以侦测细胞抗原。
1952年，Nomarski(诺马斯基)：发明干涉相位差光学系统。此项发明不仅享有专利权并以发明者本人命名之。
1981年，AllenandInoue(艾伦及艾纽)：将光学显微原理上的影像增强对比，发展趋于完美境界。
1988年，Confocal(共轭焦)扫描显微镜在市场上被广为使用。
显微镜的发明是人类认识世界的一大飞跃，把人类带入了一个崭新的微观世界。随着显微镜的不断改进，人们研制出的电子显微镜可以把物体放大到200万倍及以上。
（2）光学显微镜基本构造（图2）：光学显微镜由目镜、物镜、粗准焦螺旋、细准焦螺旋、压片夹、通光孔、遮光器、转换器、反光镜、载物台、镜臂、镜筒、镜座、聚光器、光阑组成。
图2
光学显微镜成像原理（如图3）：光学显微镜主要由目镜、物镜、载物台和反光镜组成。目镜和物镜都是凸透镜，焦距不同。物镜的凸透镜焦距小于目镜的凸透镜的焦距。物镜相当于投影仪的镜头，物体通过物镜成倒立、放大的实像。目镜相当于普通的放大镜，该实像又通过目镜成正立、放大的虚像。经显微镜到人眼的物体都成倒立放大的虚像。反光镜用来反射，照亮被观察的物体。反光镜一般有两个反射面：一个是平面镜，在光线较强时使用；一个是凹面镜，在光线较弱时使用，可会聚光线。
图3
电子显微镜成像原理（如图4）：电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下
图4
2.体验生活中的显微镜
教学目标：用显微镜观察标本玻片，学会正确使用普通光学显微镜、便携式显微镜观察物体。
器材（如图5）：各种便携式显微镜、学生专用光学显微镜、玻片标本。
图5
2.1学习普通光学显微镜、便携式显微镜的正确使用方法
（1）便携式显微镜操作方法：
款一（如图6）：①打开LED灯开关按钮；②将观察物体放在显微镜下边；③眼睛贴在目镜上，肉眼透过目镜观察物体；④旋转目镜，调整放大倍数；⑤旋转调焦环，调整到可以看清；⑥观察研究（如图7）；⑦观察结束后，按下LED灯开关按钮关闭LED灯。
图6图7
款二（如图8）：①掰开电池安装柱，从而打开开关；②将物镜贴在物体上面；③眼睛贴在目镜上，透过目镜观察物体；④目镜、物镜连接柱与物体垂直；⑤微调调焦轮至可看清；⑥观察研究（如图9）；⑦观察结束后，合并电池安装柱和目镜、物镜连接柱，从而关闭LED灯。
图8图9
（2）普通光学显微镜操作方法（结构图如图10）：
①一只手握住镜臂，另一只手托着镜座，将显微镜向着光摆放在平坦的桌面上；②转动转换器，将低倍物镜转到镜筒下；③调节载物台下的反光镜，从目镜往下看，能看见一个亮的光圈；④调节粗准焦螺旋将镜筒抬起，使低倍物镜离载物台大约2～3厘米。将想观察的标本的载玻片放在载物台上，用压片夹夹住，要使标本恰好在载物台通光孔的中央；⑤调节准焦螺旋，降低镜筒，使低倍物镜恰好在载玻片的上面；⑥从目镜往下看，调节准焦螺旋，将镜筒慢慢地抬升到标本出
现在视野里为止，调整光线使你能尽可能地看清标本；⑦慢慢移动载玻片，观察标本的各个部分，注意移动的方向和从目镜里看到的方向正好相反。
图10
2.2体验后感受：
优点：通过使用可以发现，不同种类的显微镜都能帮助观察者较清晰地观察细小的物体，发现微观世界的奥秘。一般普通显微镜相对便携式显微镜而言对细小物体的放大程度更高，适合观察更为细小的微观事物。便携式显微镜轻便小巧，携带方便，操作简单。缺点：生物显微镜操作较便携式显微镜复杂，便携式显微镜放大细小事物的倍数较生物显微镜低。
本节课通过对显微镜的使用体验活动，让学生了解生活中的显微镜，使他们对显微镜都有感性的认识，为后续学习打下基础。
3.动手做一做，制作一个简易显微镜
教学目标：（1）通过体验制作简易显微镜，了解制作和使用简易显微镜时会遇到的问题。（2）通过实验，知道凸透镜镜片凸起程度对其放大物体效果的影响，了解目镜、物镜的镜片凸起程度对显微镜放大物体的效果有直接的影响。（3）通过实验，了解被测物体、目镜、物镜的间距，以及物镜、目镜的镜片是否干净会影响显微镜的使用效果。
制作材料：两片放大倍数不同且放大倍数都不太高的凸透镜镜片、A4纸、剪刀、胶水。
制作方法（图11）：上下移动调整两个凸透镜之间的距离，直到找到物体最清楚的图像，将A4纸卷成纸筒状，用胶带纸把两个透镜固定下来，一个简易的显微镜就做好了。
学生们利用材料尝试着制作简易显微镜，通过小组合作完成制作任务后，学生们尝试着用自制的显微镜去观察各种玻片标本（图12）。
图12
师：你们在制作和使用简易显微镜时遇到了什么问题吗？
生1：我们发现在使用自己做的简易显微镜观察物体时，视野比较暗，观察到的物体不是很清晰。
生2：我们用自己做的显微镜观察物体时看到的像比较模糊，不清楚。
生3：我们发现我们自己做的这个显微镜，放大物体的效果不太好，没有像我们之前用的光学显微镜、便携式显微镜放大倍数高。
生4：我们在观察时发现视野有点模糊，物体的特点无法清楚观察到，我们在制作时还发现凸透镜的镜片上有指纹等痕迹，所以我们觉得看不清物体是否和镜片上有痕迹有关。
生5：我们发现自己做的显微镜有点粗糙，不太好看。
生6：我在使用自己做的显微镜时，因为手握纸筒可能有点用力，纸筒容易变形，观察起来不方便。
生7：我们用自制的显微镜观察时看到的物体比较模糊，可能是我们在制作显微镜时没有找准两片凸透镜镜片的距离和被测物体与凸透镜之间的距离。我们在制作过程中发现，要找到两片镜片之间合适的间距、被测物体与凸透镜之间合适的距离对我们来说真的有点难。
学生们纷纷提出了自己在初次尝试制作和使用显微镜的过程中遇到的一些问题和感受。
师：同学们都提出了自己在制作和实际使用简易显微镜时的困惑，我们总结一下，同学们遇到的大概是以下几个问题：（1）自制显微镜放大物体的效果不佳，放大倍数不高。（2）用自制显微镜观察时，看到的物体比较模糊，不易观察到非常清晰的像。（3）用自制显微镜观察时，手捏纸筒容易使纸筒变形，观察使用不是很方便。（4）自制显微镜不够美观。
3.2研究影响自制显微镜对物体放大效果的因素。
准备不同凸起程度的凸透镜。
师：我们自己制作的显微镜对物体的放大效果不佳，可能的原因是什么？
生1：可能是我们使用的凸透镜放大效果不好，导致自制显微镜放大效果不佳。
生2：我同意，单片凸透镜放大效果不好，两片凸透镜合起来做的显微镜放大倍数也不会很高。
其余学生都赞同地点点头。
师：那怎样的凸透镜放大程度会高呢？
生1：可能是镜片比较大的凸透镜放大程度会高。（师追问：镜片比较大指的是？生1：就是凸透镜这个镜面的直径比较大。）
生2：可能是镜片中心更凸的凸透镜放大程度更高。
生3：我认为可能是镜片比较扁平的凸透镜放大程度更高。
师：到底是怎样的凸透镜放大程度更高，我们得进行实际检验。
3.2.1研究凸透镜镜面直径大小对其放大效果的影响
（1）探讨研究方法。
师：刚才有同学提到，凸透镜放大效果可能和镜片的镜面直径有关。那怎么研究才能确定凸透镜镜面直径是否是影响其放大效果的因素呢？研究时又需要注意什么呢？
生1：可以找直径不一样的凸透镜去观察物体，看放大程度是否一样。
生2：我要补充，要用镜面直径不一样但突起程度一样的凸透镜来检验。
生3：我要补充，检验时可以用所有凸透镜去观察同一样物体，看哪个放大的程度更大。
生4：我也要补充，实验时要保证各凸透镜与被观察物的距离一样。
（2）体验自制水袋凸透镜，比较不同直径凸透镜的放大效果。
师：同学们说的很不错，把实验需要控制的相同条件和不同条件都补充的差不多了，可是要找突起程度一样但直径不一样的凸透镜真的有点难，那怎么办呢？
师：其实，虽然突起程度一样但直径不一样的凸透镜难找，但我们自己可以做。最早以前人们是把透明的宝石和水晶磨成中间厚边缘薄的镜片做成凸透镜的，后来人们是用塑料和玻璃这两种人工材料来做凸透镜的，现在即使没有宝石、水晶、塑料、玻璃，我们也可以用水和透明保鲜袋来自己制作突起程度一样但直径不一样的水袋凸透镜（如图13）。
学生用水和透明保鲜袋，制作出突起程度一样但直径不一样的水袋凸透镜（俯视图如图14，侧视图如图15），用自制水袋凸透镜观察同一个字，比较这些凸透镜的放大效果（学生活动如图16）。
图14图15图16
实验验证：用其他条件都相同，而镜面直径不一样的凸透镜观察，发现物体被放大的程度差不多。
师：实验现象说明了什么
生讨论后总结得出：凸透镜镜面直径大小并不是影响凸透镜放大效果的主要因素。
3.2.2研究凸透镜突起程度对其放大效果的影响
（1）探讨研究方法
师：刚才也有同学提到，凸透镜放大效果可能和镜片突起程度有关。那怎么研究才能确定凸透镜镜片突起程度是否是影响其放大效果的因素呢？研究时又需要注意什么呢？
生1：可以找突起程度不一样的凸透镜去观察同一样物体，看放大程度是否一样。
生2：我要补充，要用直径一样但突起程度不一样的凸透镜来检验。
生3：我也要补充，实验时要保证各凸透镜与被观察物的距离一样。
（2）体验用自制水袋凸透镜，比较不同突起程度的凸透镜的放大效果
实验验证：用其他条件都相同，而突起程度不一样的凸透镜观察（俯视图如图17，侧视图如图18，学生实验如图19），发现突起程度高的凸透镜放大倍数更大，放大效果更好。
图17图18图19
生讨论后总结得出：凸透镜突起程度是影响凸透镜放大效果的因素，凸透镜突起程度越高，放大倍数越大。
3.2.3研究怎样的两个凸透镜组合对被测物体有更高的放大倍数
师：通过前几节课的研究，我们发现凸起程度更高的凸透镜放大效果更好。那你们觉得怎样的物镜和目镜组合放大效果会更好呢？
生预测：凸度大、放大倍数大的两片凸透镜组合，能使被测物体被放大的更大。
学生交流实验方案：先用凸度小、放大倍数小的两片凸透镜组合来观察一个玻片标本，再用两片凸度大、放大倍数大的凸透镜组合来观察同一个玻片标本，对比两次观察到的像。
实验现象：选用凸度大、放大倍数大的两片凸透镜，被测物体被放大的程度更高。
实验结论：如果要观察到被测物体更大的像，要选择凸度大、放大程度更高的两片凸透镜来做自制显微镜。
学生交流实验感受：实验过程很费时和繁琐，因为总是在不断地常试，不仅要试该把哪片凸透镜放在离玻片标本更近的地方，还要试被测物体、凸透镜1、凸透镜2之间到底怎样的间距才是合适的可以看清楚物体放大的像的间距。
3.3研究影响自制显微镜成像清晰度的因素
师：我们自己制作的显微镜观察物体时看到的像不清晰，可能的原因是什么？
生1：我们看不清楚物体也有可能是因为我们没有调整好被观察的物体和两片凸透镜之间的间距，我们在调整的时候感觉很难。
生2：我觉得可能是我们使用的凸透镜镜片不干净，镜片上有指纹等痕迹，导致我们看物体比较模糊。就像我们的近视眼镜，镜片上有脏东西，就看不清前面的东西。
3.3.1被测物体、目镜、物镜间距设置的研究
师：刚才有同学提到，我们用自制显微镜观察物体时看不清像可能是因为没有调整好物体和两片凸透镜之间的间距，大家觉得有可能吗？
生1：有！我们发现物体、物镜、目镜，它们如果没有在合适的距离时，我们看到的像就是模糊的。而且我们觉得它们3个之间的距离到底怎样是合适的，很难找，只能没有目标性地进行移动，有时候运气好些才能看到比较清楚的像。
生2：对的，我们要把两个凸透镜拉开好大距离，然后慢慢靠近来找它们之间的正确位置，这个找的范围有点大，在找的过程中手也一直在抖，有点难找到正确的合适的两片凸透镜之间的距离。
全班大部分学生都点头赞同。
师：被观察物体、物镜、目镜，它们之间怎样的距离才是合适的，是能让我们看清物体的呢？我们在调节目镜和物镜的距离时又有什么技巧呢？我们一起来研究一下。
（1）凸透镜焦点寻找和焦距测量
师：根据显微镜的成像原理图，物镜、目镜的选择，被测物、物镜、目镜的间距好像都和两个透镜的焦距有关，看来，当务之急就是找到物镜和目镜的焦点并测量焦距了。怎么来找凸透镜的焦点呢？老师这里有一个妙招。大家小时候有玩过把放大镜放在阳光下来烧纸的游戏吗？（如图20）
图20
生1：我玩过，当纸上出现很亮的光点的时候，一会儿纸的那个地方就烧焦了，出现了一个洞。
生2：我也玩过，放大镜要上下移动找到合适的位置才可以把纸烧起来的。
生3：对，那个烧起来的地方有个很明亮的光点，我用手去触碰过，温度很高，手有点痛。
图21
生1：把凸透镜放在阳光下，找最亮的汇聚点。
师：也是个不错的点子。
师出示2个突起程度不同的凸透镜（如图22）。
学生实验（活动照片如图23），找两个突起程度不同的凸透镜的焦点，分别测量它们的焦距。
图23
学生实验数据：
凸透镜
（侧视图）
焦距（厘米）
第
一
组
二
三
四
五
六
七
八
九
5
5.2
6
5.5
4.9
5.8
6.2
5.1
16
17.5
18
20
19
15
17
18.6
（2）被测物体、目镜、物镜间距设置的研究
师：请大家仔细观察显微镜的成像原理图（图3），物镜和目镜应分别选择焦距大还是小的凸透镜？
生：物镜焦距小，目镜焦距大。
师：根据前一节课对凸透镜的焦距的测量，大家发现怎样的凸透镜焦距大，怎样的凸透镜焦距小？
学生自己观察对比后发现：凸度大的凸透镜放大程度大，焦距小；凸度小的凸透镜放大程度小，焦距大。因此，物镜应选择凸度大焦距小的凸透镜，目镜应选择凸度小焦距大的凸透镜。
师：大家再自己观察这张原理图，大家发现被测物体、物镜、目镜之间的间距应该怎样设置才能看到清晰的放大的像？
学生交流讨论后得出：被观察物体应在物镜的焦点附近，使物距稍大于物镜焦距。被物镜放大的被测物体的倒立的像会在物镜的两倍焦距外而恰好在目镜的焦距内，由此可寻找到目镜应在的位置，从而确定被测物体、物镜、目镜的合适间距。
师：根据大家交流后的结果，请尝试用上节课测量过焦距的两片凸透镜来寻找被测物体、物镜、目镜之间的合适间距，看看这样是否会比初次体验时更容易找到清晰的像。
学生用上次课使用的两片凸度不同的凸透镜，结合显微镜玻片标本进行实验，通过调节被测物体、物镜、目镜之间的间距寻找清晰的像。
实验后，学生交流感受：此次寻找清晰的像果然比初次体验时容易很多，只要根据测得的物镜和目镜的焦距并经过简单的计算和测量，就能比较方便地大致定位出被测物体、物镜、目镜之间的合适间距，然后只需要小范围的调整被测物体、物镜、目镜的距离，就能比较方便的找到物体清晰的像了。
3.3.2凸透镜镜片是否干净
师：之前有同学提到，可能是我们使用的凸透镜镜片不干净，镜片上有指纹等痕迹，导致我们看物体比较模糊。大家觉得有可能吗？
生：有！
师：该怎么检验我们的想法是否正确？
生交流得出实验方案：用镜片上有指纹等痕迹的凸透镜观察玻片标本；将凸透镜都擦拭干净，再观察玻片标本，比较两次观察到的像的清晰度是否一样。
师提示：为了防止擦拭物在擦拭镜片时对镜片进行摩擦而造成成镜片划痕，我们的擦拭物药选择比较柔软的布，不要选择餐巾纸，因为大部分的餐巾纸的比较粗糙，容易对镜片有一定的损伤，有可能还会在镜片上残留纸屑。
实验验证：每一组学生用之前研究的两片不同凸的凸透镜制成简易显微镜观察玻片标本，第一次观察时两片凸透镜上都有指纹等痕迹，第二次观察时两片凸透镜都用软纱布擦拭干净，比较两次观察到的像是否清晰度一样。
实验现象：凸透镜没有擦拭干净时，观察到的像有点模糊；用软纱布擦拭干净的凸透镜进行观察，观察到的像比较清晰。
师：实验现象说明了什么？
生：物镜、目镜镜片是否被擦拭干净也是影响观察到的像是否清晰的一个因素。
师：因此，在用两片凸透镜自制显微镜时，注意要用软纱布将物镜和目镜擦拭干净。
3.4显微镜架子的设计与研究
师：同学们在初次体验自制显微镜观察时，手捏纸筒容易使纸筒变形，而且手拿着常常会因为手的抖动而影响使用效果，观察使用不是很方便。怎么解决这个问题呢？
学生交流后小结：可以做显微镜的支架，这样使用时手就不需要拿着了，也不会因为手的抖动影响观察了。另外，A4纸太薄，容易变形，可以用木材、卡纸、瓦楞纸、塑料瓶等来做自制显微镜的支持材料和物镜和目镜的连接筒。木材做的显微镜的连接结构会比较坚硬稳固，就是需要找到合适的木质筒来连接物镜和目镜才行，另外木棒也可以做显微镜的支架；卡纸和瓦楞纸也都比A4A纸硬，并且可以自己制作出想要的形状；制作时还可以借助橡皮筋、橡胶海绵等来辅助固定和调节被测物体、物镜、目镜等的间距。
3.5自制显微镜的美观优化探究
师：如何让我们的自制显微镜更加美观呢？请同学们细心观察生活中的我们在应用的显微镜，看看它们的哪些地方值得我们借鉴。
师出示各种显微镜的图片，学生欣赏。
师：请大家交流一下，欣赏了这么多生活中的显微镜，你们觉得我们可以怎样美化我们的自制显微镜？
学生观察后交流得出：可以给纸筒涂上好看的颜色；可以给纸筒贴上好看的包装纸；可以增加除镜筒外的其它结构，让自制显微镜接近真实的显微镜的构造，造型美观。
4.总结
师：经过大家的研究，怎样的自制显微镜放大倍数更高，使用更方便，更美观？我们一起来回顾总结一下。
学生回顾总结得出：选用两片凸度大、放大倍数高的凸透镜来做自制显微镜的物镜和目镜，且物镜应选凸度大焦距小的凸透镜，目镜应选凸度要小于物镜而焦距大的凸透镜。被测物体、物镜、目镜的摆放位置可以在较小范围内寻找：被观察物体应在物镜的焦点附近，使物距稍大于物镜焦距；物镜与目镜之间的距离要在2倍物镜焦距与1倍目镜焦距之和的附近寻找。物镜和目镜的镜片要用软纱布擦拭干净。可以用瓦楞纸板做物镜和目镜的连接筒，也可以给物镜和目镜增加结构，使自制显微镜的构造更像生活中真实的显微镜，也可以用木板材料做自制显微镜的支架和部分结构，但要找到合适的大小的木筒和木板。可以给自制显微镜涂上颜色，让自制显微镜造型更美观。
（二）设计
在完成“简易显微镜”的设计任务前，老师需先要让学生了解如何编写设计方案，因此老师先向学生介绍设计方案的内容：（1）设计图：设计图可以有多份，包括你最初的设计和在整个过程中对此设计进行的修改。（2）成本预算：按照评价表仔细核算成本，如果预算较低，请解释为什么它是一个性价比高的方案；如果预算较高，描述为什么需要这么多的支出。（3）检验与数据：包括整个过程中所有检验的结果、生成的数据，以及基于检验结果作出的修改。
表1.评分表
评价项目
评价标准
我们用什么材料制作简易显微镜？选用材料的时候我们需要考虑成本么？
制作成本
（20分）
用学币购买材料：
（10分）
30分钟内完成制作：
实物显微镜的最终得分
放大效果
观察一片玻片标本，每组根据放大程度排序，放大程度最大的组得20分，放大倍数第二大的组得18分，放大倍数第三大的组得16分，之后根据排序逐次递减2分。
像清晰度
（15分）
观察一片玻片标本，观察到像很清晰的组得15分，观察到的像比较清晰的组得10分，观察到的像较模糊的得5分。
使用舒适
（5分）
使用时手感舒适，使用方便得5分，根据实际酌情打分。
美观度
显微镜造型美观满分10分，根据实际造型酌情打分。
我们如何汇报工程
工程设计方案（内含设计图）
设计方案内容完整，条例清晰，得6分；
设计方案内容完整，数据和研究过程详细、准确，得8分；
设计方案中有个性化的设计与表达，并能够有效的帮助解决最终任务，得10分。
加分项目
现场互动
次项目满分为10分。小组汇报结束后，评委可根据互动交流环节中学生的表现给予分数。
教师还出示了各种材料的价位表（表2）。
表2.材料价位表
材料
价格（元）
（直径6厘米，焦距8厘米）
13
小平面镜
2
（直径9厘米，焦距18厘米）
4
彩色笔（每种颜色）
1
（直径10厘米，焦距15厘米）
7
瓦楞纸板（A4大小）
（直径5厘米，焦距10厘米）
9
木板（A4大小）
或
木板筒（每种直径）
（直径3厘米，焦距5厘米）
彩色卡纸（A4大小）
（直径5厘米，焦距15厘米）
小刀
0.5
（直径5厘米，焦距20厘米）
3
剪刀
（直径4厘米，焦距8厘米）
11
双面胶（每20厘米）
塑料瓶（每个）
1.5
木棒（每根）
0.8
牙签（每根）
0.1
橡胶（5厘米*5厘米）
橡皮筋（每根）
单面胶（每20厘米）
图24图25
图26图27
三、制作与测试
1.制作
教师出示各种型号的凸透镜，还有小平面镜、彩色笔、瓦楞纸板、木板、木板筒、彩色卡纸、剪刀、双面胶、单面胶、铁钉等材料，请学生按需选择相应的材料并用虚拟学币进行购买。
图28
图29图30
图31图32
2.测试，发现的问题与不足
师：大家已经完成了简易显微镜的制作，接下来我们来实际使用测试一下，用自制的简易显微镜来观察一些玻片标本，看看放大效果如何。
每组学生用自己组制作出来的简易显微镜观察一些玻片标本。
师：实际测试后，你们发现自制的简易显微镜在使用时遇到了什么问题与不足呢？
有学生提出：我们组的简易显微镜放大效果不太好，在评分标准里的放大效果一栏得到的分数不高，还要改进一下才行。
有学生提出：我们组的简易显微镜在观察玻片标本时像还不够清晰。
有学生提出：我们的显微镜还不够美观。
有学生提出：我们的显微在实际使用时，舒适度还不够，而且拿着镜筒的手会一直抖，影响观察。
有学生提出：我感觉我们的显微镜光线不够，看到的像不够亮，像看的不太清楚，观察时有点吃力。
有学生提出：我们的显微镜成本太高。
有学生提出：我们的显微镜制作太耗时。
四、改进与完善
1.师：对显微镜放大效果不理想，有什么改进的好办法呢？
生1：可以把放大倍数稍小的凸透镜更换成放大倍数更高的凸透镜，用在我们自己组的显微镜上。
生2：可以把两片凸透镜都更换成放大倍数更高些的凸透镜。
师：可以试试！
2.师：有的同学提出他们制作的显微镜在观察玻片标本时的像不够清晰，对于这个问题，大家有什么改进优化的好办法？
生：我们觉得可能是还没有找到玻片标本、物镜、目镜之间的最合适的间距，还可以再微调下。
3.师：关于自制显微镜在使用时不够方便，你们觉得可以怎么改进一下？
学生讨论得出：可以给显微镜加个手柄，方便使用使镜筒不易掉落。也可以给镜筒加个支架，这样观察时就方便很多，不会因为手拿着镜筒会抖而影响观察。
4.师：那对于显微镜还不够美观，大家觉得可以怎么改进一下？
学生讨论得出：可以给显微镜的各部分结构涂上好看的颜色；可以给显微镜身上贴上好看的卡纸；可以给显微镜身上贴上像眼睛一样的贴纸，把它美化成动物造型。
5.师：对于显微镜在使用时光线不够充足，导致观察到的像比较暗，看的不是很清楚，你们觉得可以怎样改进？
学生讨论得出：把显微镜放在光线充足的地方进行观察。如果还是不够亮，可以像真实的显微镜那样准备镜子通过光的反射增加像的亮度。
6.师：对于显微镜的成本太高，制作太耗时，大家觉得可以怎样改进？
师小结：对于这些建议，大家可以在自己制作的简易显微镜上尝试优化一下，我们将对大家优化后的简易显微镜进行展示与打分。
学生修改草图，并对简易显微镜进行改造。
五、展示与评价：
在展示交流环节，教师出示了一份项目任务评分表，列出评价标准（如表3）。
表3.项目任务作品评分表
得分
使
用
效
果
（50分）
观察一片玻片标本，每组根据放大程度排序，放大程度最大的组得20分，放大倍数第二大的组得19分，放大倍数第三大的组得18分，之后根据排序逐次递减1分。
像清晰度（15分）
汇报情况
①结合报告书，汇报完整，条理清晰，得6分
②结合报告书，汇报完整，数据与研究过程详细、准确，得8分
③结合报告书，汇报中有个性化设计且能清晰流畅表达，能科学详尽介绍设计理念、设计制作中遇到的困难及最终的有效解决方案、感悟，得10分
然后每个小组都依次上台展示介绍自制的显微镜作品，介绍自制显微镜的设计理念、特点、设计制作中遇到的困难以及如何克服和改进等，并请一名小组代表当场调节好玻片标本、物镜、目镜间距，评委们观察显微镜的放大效果及像的清晰度。
在小组汇报测试时，科学老师、数学老师、美术老师等多学科老师一起来当评委，从科学性、美观性等多角度出发进行评价，每组学生也都对其他组的作品进行打分，最后综合各科老师和各小组的评分作出最终评价。评出一等奖、二等奖、三等奖的作品，学生作品如图33，学生部分作品对玻片标本的放大效果对比如图34。
图33图34
整个项目任务结束后，学生们根据自评表（如表4）对自己在整个项目任务中的表现进行自评打分，反思整个项目任务中获得的收获和不足。每位学生都很认真地回顾整个项目任务中的表现，如实地填写自评表。
表4.自评表
评价内容
自我评价
（每项10分）
项目任务学习过程评价
认识各种各样的显微镜
了解显微镜的发展历史、基本构造、工作原理、影响显微镜放大效果的因素。
能够画出设计草图
能够根据设计图制作吸尘器。
在活动中提出了有创意的想法
项目任务学习结果评价
掌握了完成项目任务——自制简易显微镜的流程
能够根据任务要求制作一个简易显微镜
在项目任务学习过程中，成功的经验：
在项目任务学习过程中，失败的原因：
六、拓展与应用：
学生们纷纷表示：当在生活中遇到新的困难和问题时，也要像工程师一般去积极地解决它们。
学生在探究的路上继续前行，期待“小工程师们”能制作出更多实用且有意义的作品！
[参考文献]
[1]中华人民共和国教育部.科学（1-6年级）课程标准[M].北京:北京师范大学出版社.
[2]李扬.STEM教育视野下的科学课程构建[D].金华:浙江师范大学，2014.
[3]唐小为，王唯真.整合STEM发展我国基础科学教育的有效路径分析[J].教育研究，2014(9):61-68.