潘春宵

【摘 要】 STEM教育不僅僅是包含數(shù)學(xué)、方程式和科學(xué)原理，它更是一種能夠閱讀、觀察并分析信息、得出結(jié)論從而解決問題的創(chuàng)造性的方法。以《大氣的壓強》的教學(xué)為例，在新課引入、課中討論匯報與實驗操作、課后反思等環(huán)節(jié)，應(yīng)用STEM教育思想，實現(xiàn)對教材內(nèi)容的落實和升華。表明在初中科學(xué)課堂教學(xué)中引入STEM教育思想是有效的、可行的。

【關(guān)鍵詞】 STEM教育；初中科學(xué)；教學(xué)設(shè)計

STEM教育科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡寫，是一個偏理工科的多學(xué)科融合教育模式。它由美國學(xué)者最早提出，后又被奧巴馬政府大力推廣。STEM教育中的技術(shù)素養(yǎng)，就是使用、管理、理解和評價技術(shù)的能力，工程素養(yǎng)就是對技術(shù)工程的設(shè)計和開發(fā)的理解?！笆谌唆~不若授人漁”，如將工程技術(shù)相關(guān)知識引入科學(xué)課堂，對學(xué)生的理解和掌握必將大有裨益。這也符合2016年我國教育部明確指出的“積極探索信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM）教育，創(chuàng)客教育等新的教學(xué)模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新動力。”

初中科學(xué)課堂內(nèi)容本就包括“物質(zhì)科學(xué)”、“生命科學(xué)”和“地球科學(xué)”三大主題。如能跨越學(xué)科界限，保留帶有結(jié)構(gòu)性的基本內(nèi)容，但將不同學(xué)科（物、化、生、地、信息技術(shù)）融通或連接，注重學(xué)生在過程、方法和能力上的結(jié)合和滲透，關(guān)注各學(xué)科的互動與關(guān)聯(lián)，勢必達成學(xué)生更深刻、全面地理解科學(xué)，提高科學(xué)素養(yǎng)。這樣學(xué)生實現(xiàn)了自我價值，也能積極參與各種活動。

一、問題與分析

1.課堂上的困境和學(xué)生認知上的起點。如何在有限的教學(xué)時間里實現(xiàn)對知識的講授和實驗的成功完成，如何選擇能實現(xiàn)最佳教學(xué)效果的課堂實驗，如何引導(dǎo)學(xué)生自己完成對知識的領(lǐng)悟和闡述，都是在教學(xué)設(shè)計中需要思考的問題。課堂教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生已有經(jīng)驗平實，兩者都會對學(xué)生的領(lǐng)悟造成干擾，也對教師的教學(xué)能力提出了要求。

2.學(xué)科邏輯順序和學(xué)生心理“順序”的矛盾。雖然生活在大氣的“海洋”中，但因我們已經(jīng)完全適應(yīng)了大氣壓對身體的作用。學(xué)生在生活中就難以察覺到大氣壓的存在，也不習(xí)慣用大氣壓的知識去解釋有關(guān)現(xiàn)象。比如學(xué)生會認為是嘴把飲料吸上來的，卻很難接受是大氣壓把飲料壓上來。

二、教學(xué)改進的思路和策略

在幫助學(xué)生建構(gòu)大氣壓的概念時，應(yīng)先了解學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)和他們感興趣的內(nèi)容，由于學(xué)生日常積累的認識概念可能膚淺、可能錯誤。故教學(xué)設(shè)計時應(yīng)關(guān)注學(xué)生的前概念。小學(xué)里學(xué)生學(xué)過地球表面都有大氣，存在大氣壓，了解吸盤的構(gòu)造。初中課堂上可以注重對現(xiàn)象原因的剖析，注重對學(xué)生信息獲得能力和知識遷移能力的培養(yǎng)。

讓學(xué)習(xí)活動真正發(fā)生，需要營造學(xué)習(xí)的氛圍，就是“建構(gòu)適合學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場”。在科學(xué)的STEM活動中，教師應(yīng)該如何引導(dǎo)學(xué)生透過實際現(xiàn)象把握其背后的科學(xué)概念：一是可以讓孩子們自己提出自己的觀點，在討論中歸納出相關(guān)科學(xué)概念；二是教師圍繞核心概念以追問的形式，提出問題。

課堂上，學(xué)生在對實驗現(xiàn)象進行分析時，教師引導(dǎo)他們自發(fā)幫助彼此，發(fā)現(xiàn)錯誤想法，搭建支架，促進彼此轉(zhuǎn)變，在提高學(xué)生思維能力的同時，也可以幫助學(xué)生建構(gòu)正確的概念。在嘗試解釋實驗現(xiàn)象時，學(xué)生會遇到許多未知的、不清楚的知識點，教師可以引導(dǎo)學(xué)生查閱資料或進行探究活動，自主解決這些問題，促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。

三、《大氣的壓強第一課時》的學(xué)習(xí)過程

1.引入——小魔術(shù)的揭秘。選用普通可樂瓶，在瓶口套上氣球，教師和學(xué)生一起吹，但教師吹氣時不堵住小孔，氣球變大后再堵住，想讓氣球縮小時不堵住。明顯的效果差異，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。由引入暴露出真實問題，學(xué)生猜測小孔的作用，對比吸盤掛鉤，猜測可能是大氣壓的緣故。

2.請學(xué)生利用現(xiàn)有器材（若桌上沒有可描述），小組合作，設(shè)計實驗，證明大氣壓的存在。匯報時要求用科學(xué)語言：我選擇了什么器材，怎么操作，觀察到什么現(xiàn)象，證明大氣壓的存在。教師可適當(dāng)提供幫助。吸盤實驗、注射器吸水實驗、瓶中取袋實驗、拔火罐實驗、覆杯實驗、希羅噴泉等等，學(xué)生的想法很多。教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常生活中的現(xiàn)象，利用趣味的STEM活動進行教學(xué)，使學(xué)生將前概念轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念。

3.教授大氣壓的大小時，改進覆杯實驗，杯子為透明一次性塑料杯，杯壁薄，做如圖所示（新覆杯實驗）。引導(dǎo)學(xué)生測量、建模、計算，融合數(shù)學(xué)方法。

4.結(jié)合生活中垃圾桶里垃圾袋放入時總會鼓起，請學(xué)生小組合作，重新設(shè)計垃圾桶，體現(xiàn)STEM教育的工程技術(shù)思想，也幫助學(xué)生盡快內(nèi)化所學(xué)知識，實現(xiàn)課堂教學(xué)的拓展和回歸。

四、關(guān)于幾項操作策略的反思

1.在引入時，激發(fā)矛盾，揭開本節(jié)課學(xué)習(xí)的真實目的。激發(fā)學(xué)生的濃厚興趣，課就成功了一半。學(xué)生帶著問題進入新課的學(xué)習(xí)，為后續(xù)的矛盾的解決創(chuàng)設(shè)了良好的開端。

2.學(xué)生小組合作，自選器材、自主設(shè)計、自己解釋，活動的開展牢牢地吸引著學(xué)生的注意力，發(fā)揮學(xué)生的主觀力量，也幫助學(xué)生建構(gòu)核心概念。既關(guān)注了學(xué)生在過程、方法和能力上的結(jié)合和滲透，應(yīng)用了各學(xué)科知識的互動和關(guān)聯(lián)，又達成學(xué)生更深刻、全面理解課堂知識的目的，實現(xiàn)了核心素養(yǎng)的教學(xué)。

STEM教育就是一種教學(xué)策略，以解決實際問題為目標(biāo)，運用多種學(xué)科思想，探究或驗證課堂知識。教學(xué)過程中對于教學(xué)工具的選擇、教學(xué)活動的組織都優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，體現(xiàn)了技術(shù)的厚度和廣度。通過STEM教育，教師可以為學(xué)生提供多種解決方案，供學(xué)生使用。數(shù)學(xué)知識，工程知識，技術(shù)知識和技能型課程（實驗方案的設(shè)計），新舊知識的大碰撞，以生活經(jīng)驗作為課堂的前站，實現(xiàn)知識的遷移和內(nèi)化，達成設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)。

孟子曰“賢者以其昭昭使人昭昭”，對此，路漫漫兮！

【參考文獻】

楊聰，夏子玫.促進學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的STEM活動設(shè)計——“設(shè)計保溫杯”案例[J].中國科技教育，2017，1.