顧潔

小學(xué)科學(xué)課程是一門以探究式學(xué)習(xí)為主的綜合性課程，筆者認(rèn)為其課程理念與STEM教育、翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)理念相契合，因而將STEM教育理念和翻轉(zhuǎn)課堂模式融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，是其創(chuàng)新與發(fā)展的新機(jī)遇。下面，筆者以教科版四年級下冊“做個小開關(guān)”一課為例，探索STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的小學(xué)科學(xué)教學(xué)。

● STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的小學(xué)科學(xué)教學(xué)可行性

1.緊跟新課改步伐，符合課程培養(yǎng)目標(biāo)

STEM教育作為當(dāng)下教育界炙手可熱的教育模式，其跨學(xué)科、體驗性、協(xié)作性等特點，為小學(xué)科學(xué)探索新型教育模式提供了契機(jī)。翻轉(zhuǎn)課堂同樣掀起了各學(xué)科教學(xué)模式的大變革，這種新型的教學(xué)模式以學(xué)生為主體，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和合作者。將STEM理念、翻轉(zhuǎn)課堂與小學(xué)科學(xué)教學(xué)結(jié)合，可以為學(xué)生提供更多的探究式學(xué)習(xí)機(jī)會和自主學(xué)習(xí)空間，這對學(xué)生自主探究能力和協(xié)作學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)大有裨益，是新課改要求下小學(xué)科學(xué)教育方式的新思路。

2.滿足學(xué)生發(fā)展需要，實現(xiàn)個性化教學(xué)

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下，學(xué)生的眼界逐漸開闊，他們可以通過很多途徑領(lǐng)略到科技給生活帶來的改變。加入STEM和翻轉(zhuǎn)課堂的元素，把多學(xué)科知識融入有趣的、富有挑戰(zhàn)性的生活實際問題中，讓學(xué)生體驗自主探索、動手實踐的樂趣，真正做到把課堂還給學(xué)生，無疑會為課堂增添更多的生機(jī)和活力。

再者，STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的小學(xué)科學(xué)教學(xué)能做到因材施教，適應(yīng)學(xué)生個性發(fā)展的需要。課前，學(xué)生可根據(jù)自身情況觀看微課，可以快進(jìn)、后退或是反復(fù)觀看，并隨時記錄自己的收獲和疑問。課堂上，教師針對學(xué)生的困惑進(jìn)行梳理，與學(xué)生深入溝通和交流，保證每位學(xué)生的想法得到關(guān)注，疑問得到解決。課后，學(xué)生還可以通過教師在平臺上上傳的微課進(jìn)行自主拓展學(xué)習(xí)，從不同程度上滿足個性發(fā)展需要。

3.給予充足探究時間，構(gòu)建高效科學(xué)課堂

基于STEM理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)是讓學(xué)生通過參與設(shè)計、制作、測試、優(yōu)化等過程，解決生活實際問題。而翻轉(zhuǎn)課堂的引入打破了課堂的約束，課前教師以微課的形式創(chuàng)建課程，學(xué)生通過學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)，完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，課堂上學(xué)生則擁有充足的時間與老師和同學(xué)開展合作、交流的探究活動，教師也擁有更多的時間進(jìn)行針對性的指導(dǎo)和答疑，進(jìn)而課堂效率獲得顯著提高。

● STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的小學(xué)科學(xué)教學(xué)案例

STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的“做個小開關(guān)”一課主要從課前自學(xué)、課堂探究、課后拓展三個階段展開教學(xué)，具體教學(xué)過程如下頁圖所示。

1.課前自學(xué)階段

第一階段是學(xué)生課前自學(xué)階段。學(xué)生觀看“觀察手電筒”微課，了解手電筒的各個部件和內(nèi)部構(gòu)造，并思考手電筒開關(guān)是怎樣控制小燈泡亮和滅的，以及手電筒電路的電流路徑。學(xué)生可以隨時記錄學(xué)習(xí)過程中遇到的疑問，也可通過平臺與同學(xué)、老師在線交流。微課學(xué)習(xí)后，學(xué)生在平臺上完成學(xué)習(xí)任務(wù)單：①手電筒主要由哪些部件構(gòu)成？②手電筒各個部件使用的材料中，哪些是導(dǎo)體？哪些是絕緣體？③畫出手電筒電路中電流的路徑。

不難發(fā)現(xiàn)，此階段學(xué)生的自主學(xué)習(xí)活動即傳統(tǒng)教學(xué)模式中活動一的內(nèi)容。STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的“做個小開關(guān)”一課將這部分內(nèi)容“翻轉(zhuǎn)”到課前，既有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式形式單一、時間緊迫的問題，又減少了教師的反復(fù)講解，學(xué)生還可以自己掌握進(jìn)度開展自主學(xué)習(xí)，對知識的獲得不再是被動灌輸，而變?yōu)樽灾鹘?gòu)，學(xué)習(xí)效果顯著改善。

2.課堂探究階段

第二階段是學(xué)生課堂探究階段?！白鰝€小開關(guān)”是一節(jié)以設(shè)計制作為主的課，教學(xué)中應(yīng)充分突出學(xué)生的自主探究，讓學(xué)生運用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計、制作，解決實際問題，進(jìn)而體會到“做”的成功和樂趣。因而，可以在課堂探究階段融入STEM教育理念，將學(xué)生的自主探究時間和空間拓展到最大化，讓學(xué)生作為課堂的主體，在“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)形式下，經(jīng)歷研討方案、制作作品、展示作品的過程。學(xué)生先對簡單開關(guān)進(jìn)行設(shè)計、制作、測試和改進(jìn)，再由淺入深，關(guān)注到生活中的紅綠燈，設(shè)計紅綠燈電路圖，并對簡單開關(guān)進(jìn)行改進(jìn)，制作出能控制紅綠燈亮和滅的開關(guān)，從而實現(xiàn)知識的鞏固與深化，提高了課堂教學(xué)的有效性。學(xué)有余力的學(xué)生還可以對紅綠燈開關(guān)實施進(jìn)一步優(yōu)化，研究紅黃綠燈開關(guān)的設(shè)計與制作。學(xué)生在這樣層層遞進(jìn)的科學(xué)探究和工程設(shè)計活動中，開展合作學(xué)習(xí)，靈活運用各學(xué)科知識解決生活中的真實問題，激發(fā)了創(chuàng)新思維，提高了動手實踐能力。

課堂探究階段也是生生合作、師生互動的過程。對于學(xué)生在設(shè)計制作過程中易出現(xiàn)的普遍疑問，如開關(guān)中的連接桿用什么材料制作比較合適、紅綠燈電路怎么連接等，教師組織全班研討，碰撞出思維的火花，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識遷移。對于個別學(xué)生的問題，教師則可進(jìn)行針對性指導(dǎo)，實現(xiàn)差異性教學(xué)。制作完成后，小組進(jìn)行展示分享，在同學(xué)和老師的點評下發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)效果實現(xiàn)最優(yōu)化。

課堂探究階段突出了學(xué)生的主體地位，通過內(nèi)容豐富且具挑戰(zhàn)性的“做個小開關(guān)”STEM活動，放手給學(xué)生開展合作探究，進(jìn)行生生、師生互動，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素養(yǎng)，這也是素質(zhì)教育理念倡導(dǎo)下得教學(xué)方式改革的體現(xiàn)。

3.課后拓展階段

第三階段是學(xué)生課后拓展階段。學(xué)生課后觀看微課“各種各樣的開關(guān)”，進(jìn)行知識的拓展和延伸，并總結(jié)設(shè)計和制作過程中的收獲，形成“做個小開關(guān)”工程報告書。工程報告書主要從以下方面進(jìn)行總結(jié)：①方案設(shè)計——畫出小開關(guān)的設(shè)計圖，標(biāo)出各部件使用的材料;②作品改進(jìn)——畫出帶有改進(jìn)后的開關(guān)的紅綠燈電路圖;③作品優(yōu)化——畫出帶有改進(jìn)后的開關(guān)的紅黃綠燈電路圖;④活動反思——小組在制作過程中遇到了哪些困難？是如何解決的？有哪些收獲和體會？學(xué)生完成工程報告書后，上傳到學(xué)習(xí)平臺上，教師實時評價、答疑解惑。

課后拓展階段培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，在家中觀看微課還可以幫助學(xué)生建立科學(xué)與生活的聯(lián)系，通過對身邊開關(guān)的觀察，加深對開關(guān)種類與特點的了解。不僅如此，工程報告書形式的課后總結(jié)使得“做個小開關(guān)”的活動完整又豐富，學(xué)生在一步步探究、一次次測試中發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)收獲，這正是一個不斷進(jìn)步、不斷成長的過程。

● STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的小學(xué)科學(xué)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

1.教師能力層面

將STEM教育理念和翻轉(zhuǎn)課堂模式融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，對教師的綜合能力和素質(zhì)是一項很大的挑戰(zhàn)。首先教師需要更新教學(xué)理念，提升自身信息技術(shù)水平，投入更多的時間和精力制作高質(zhì)量的微課，布置學(xué)習(xí)任務(wù)單。其次，教師還需要設(shè)計豐富的課堂探究活動，準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)化探究材料，將多學(xué)科知識融入有趣的、具有挑戰(zhàn)性的、與學(xué)生生活相關(guān)的問題中。例如在“做個小開關(guān)”一課中，學(xué)生先進(jìn)行簡單開關(guān)的設(shè)計制作，再由淺入深地著眼于生活中紅綠燈、紅黃綠燈開關(guān)的制作，過程中經(jīng)歷設(shè)計畫圖、合作研討、動手制作、測試改進(jìn)、展示評價等多個階段。除此之外，教師還需要花費大量的時間實時跟進(jìn)學(xué)生課前、課后的學(xué)習(xí)進(jìn)度，為學(xué)生答疑解惑。

2.家長監(jiān)督層面

在STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的“做個小開關(guān)”一課中，課前自學(xué)和課后拓展階段的活動都是學(xué)生在家中進(jìn)行的。四年級的學(xué)生還存在自覺性不高、專注力不強的問題，一些學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用能力不足，這就需要家長積極的監(jiān)督與指導(dǎo)。一些家長受傳統(tǒng)教育觀念的影響，更關(guān)注孩子的考試成績，認(rèn)為科學(xué)進(jìn)行的課外活動與學(xué)習(xí)并無多大關(guān)系，這種消極態(tài)度會在一定程度上影響孩子課前、課后自學(xué)活動的積極性。面對這種情況，教師應(yīng)注重與家長之間的溝通，提高其對科學(xué)課程自學(xué)活動的理解和重視程度，只有家長積極配合支持，才能使學(xué)生課前自學(xué)和課后拓展階段的活動得到有效落實。

3.學(xué)生評價層面

STEM視域下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的“做個小開關(guān)”一課，既有課堂的線下探究活動，又有課前和課后的線上自主學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)的學(xué)生評價體系顯然不適用。為了能讓學(xué)生多層面地審視自己的學(xué)習(xí)成效，教師可以采用線上線下相結(jié)合的多元化評價體系。基于STEM理念的課堂探究階段內(nèi)容豐富，活動形式多樣，因此線下的學(xué)生評價應(yīng)體現(xiàn)多元化，以過程性評價為主，包含自我評價、小組評價、教師評價，從學(xué)習(xí)態(tài)度、知識技能、合作動手、作品呈現(xiàn)、交流匯報等多個維度展開評價。線上評價可通過學(xué)習(xí)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如觀看微課時長、學(xué)習(xí)任務(wù)單完成情況、線上互動參與情況等進(jìn)行評價。

總之，將STEM教育理念和翻轉(zhuǎn)課堂模式融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，是小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式的一次創(chuàng)新和突破。這樣的教學(xué)方式不僅能發(fā)揮學(xué)生的主體作用，給予學(xué)生更多的探究機(jī)會，而且實現(xiàn)了學(xué)科知識的交叉融合，提高了學(xué)生合作探究的學(xué)習(xí)能力和解決問題的實踐能力。