福建省福州市倉山區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 梁東紅

為在21 世紀(jì)全球化競爭中保持競爭力和創(chuàng)新力，美國提出STEM 教育理念，將零碎知識與機(jī)械過程，轉(zhuǎn)換成探究世界相互聯(lián)系的過程，包含科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)等部分。2011 年，美國頒布《K-12 科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》提出“科學(xué)實(shí)踐”概念。在此基礎(chǔ)上，2013 年美國國家研究理事會（NRC）發(fā)布了《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，將“科學(xué)實(shí)踐”作為第一關(guān)鍵詞列入該標(biāo)準(zhǔn)中，并取代“科學(xué)探究”。2017 年2 月，我國頒布《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，把“技術(shù)與工程”單獨(dú)設(shè)為課程內(nèi)容領(lǐng)域，加強(qiáng)了科學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)教學(xué)與小學(xué)其他學(xué)科關(guān)系密切，倡導(dǎo)跨學(xué)科方式學(xué)習(xí)，即融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)為一體的STEM 教育，一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式。

STEM 教育是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，它連接抽象知識與學(xué)生生活，運(yùn)用科學(xué)探究過程和工程設(shè)計(jì)過程，整合過程和內(nèi)容，解決實(shí)際問題?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也指出：“小學(xué)科學(xué)課程是一門活動性和實(shí)踐性課程，是一門綜合性課程，是一門與其他學(xué)科有密切聯(lián)系的課程?！?因此，在小學(xué)科學(xué)課程中，需要實(shí)施基于STEM 教育理念下多種多樣、與課堂教學(xué)緊密聯(lián)系的科學(xué)實(shí)踐活動。

基于此，本文將具體分析如何在STEM 教育理念指導(dǎo)下，進(jìn)行小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動課程開發(fā)，使學(xué)生掌握知識和技能，靈活遷移應(yīng)用并解決實(shí)際問題，促進(jìn)綜合素質(zhì)發(fā)展。

一、STEM 教育理念在小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動課程中的應(yīng)用意義

（一）有助于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

科學(xué)探究活動中的提出問題、做出假設(shè)、制訂計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評價(jià)等過程，僅是科學(xué)實(shí)踐的一個(gè)組成部分，科學(xué)實(shí)踐還需將科學(xué)知識外化，即應(yīng)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題，產(chǎn)生具有一定價(jià)值的方案、作品等，進(jìn)而釋放科學(xué)知識的潛在意義，發(fā)揮科學(xué)知識的社會聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識的融合。在STEM 教育理念引領(lǐng)下，學(xué)生在教師的幫助下對問題進(jìn)行討論和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了按照問題邏輯或是項(xiàng)目邏輯，對分學(xué)科知識進(jìn)行跨學(xué)科重組，確保了提出的問題和實(shí)施的項(xiàng)目，是對所學(xué)知識結(jié)構(gòu)全面、均衡覆蓋，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

（二）有助于提升教師的綜合素養(yǎng)，提高教學(xué)能力

STEM 教育理念打破了學(xué)科之間的界限，要求科學(xué)教師要豐富自己的知識儲備，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生利用知識解決實(shí)際問題，讓學(xué)生樂于進(jìn)行科學(xué)綜合實(shí)踐。STEM教育理念的貫徹實(shí)施也是教學(xué)中的重要轉(zhuǎn)變，教師從以往課堂主角轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者，將課堂的主動權(quán)交給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，自身教學(xué)能力的提高。

二、基于STEM 教育理念的小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動課程探索

（一）課標(biāo)引領(lǐng)，立足教材，開展STEM 項(xiàng)目式實(shí)踐活動

在課標(biāo)引領(lǐng)下，立足教材，開展STEM 項(xiàng)目式實(shí)踐活動，將知識、技能、解決問題轉(zhuǎn)化為一項(xiàng)研究成果或一項(xiàng)創(chuàng)新制作，學(xué)生將所學(xué)的科學(xué)知識和科學(xué)探究方法與生活經(jīng)驗(yàn)緊密結(jié)合，經(jīng)歷提出問題、應(yīng)用知識及技能解決問題的過程，有效整合和綜合運(yùn)用單元知識。

教科版四年級下冊第一單元第二課“點(diǎn)亮小燈泡”，創(chuàng)設(shè)客廳裝修情境，讓學(xué)生設(shè)計(jì)電路；采用啟發(fā)式教學(xué)法讓在學(xué)生在前一節(jié)課嘗試點(diǎn)亮燈泡的基礎(chǔ)上，慢慢修正、補(bǔ)充并驗(yàn)證關(guān)于點(diǎn)亮小燈泡的概念，從而建構(gòu)自己的知識體系，最終達(dá)教學(xué)目標(biāo)，即了解電路是包括電源在內(nèi)的閉合回路，以及知道簡單電路組成的要素有電源、導(dǎo)線、用電器、開關(guān)，以及各要素的功能；教師為各小組提供一張平面圖，讓學(xué)生利用所學(xué)的簡單電路知識設(shè)計(jì)電路圖，本環(huán)節(jié)在強(qiáng)調(diào)電路連接正確的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)的重要性，讓學(xué)生體會任何工程制造都是從設(shè)計(jì)圖紙開始的，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維；投影展示幾份有代表性的設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生對被展示小組的作品進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)學(xué)生從“正確性”“合理性”“美觀性”三個(gè)維度評價(jià)一份設(shè)計(jì)方案；出示實(shí)驗(yàn)器材，印有房子的平面圖、電池、燈泡、導(dǎo)電膠布、按鈕開關(guān)，讓學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趉t 板上進(jìn)行真實(shí)電路的連接，讓客廳的燈亮起來。

通過創(chuàng)設(shè)房屋裝修情境，以幫助房屋設(shè)計(jì)、安裝電路為項(xiàng)目學(xué)習(xí)的驅(qū)動任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)簡單電路的科學(xué)知識與連接簡單電路的技能后，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始，小組合作將紙質(zhì)的設(shè)計(jì)圖逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉块g模型上的“真實(shí)”電路。學(xué)生相互合作，運(yùn)用新的學(xué)習(xí)技術(shù)參與探究以解決問題，開發(fā)和呈現(xiàn)表征問題解決的成果。該過程體現(xiàn)了工程思維的操作理念，同時(shí)滲透了實(shí)踐創(chuàng)新與自主評價(jià)的教學(xué)主張。這樣基于STEM 教育理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，較之以往傳統(tǒng)教師講解、學(xué)生實(shí)踐操作更有利學(xué)生能力的提高、素養(yǎng)的提升。

基于STEM 教育理念下的項(xiàng)目式科學(xué)實(shí)踐學(xué)習(xí)活動，學(xué)生對知識和過程有了深入整體的理解，在他們用于理解世界的各種觀點(diǎn)之間建立了有意義的聯(lián)系，學(xué)習(xí)了在各種情況下解決問題的科學(xué)過程，在實(shí)踐中將知識內(nèi)化，建構(gòu)起自身的理論體系，同時(shí)結(jié)合生活實(shí)際，在實(shí)踐中運(yùn)用完善，達(dá)到良好的實(shí)踐效果。

（二）聯(lián)系生活，拓展課外，探索綜合實(shí)踐課程

STEM 教育理念打破了學(xué)科之間、課堂內(nèi)外的界限，不是單獨(dú)的、定義明確的經(jīng)驗(yàn)，它包括一系列不同的體驗(yàn)，涉及一定程度的聯(lián)系。這些體驗(yàn)可能發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)課時(shí)內(nèi)，貫穿整理課程；體現(xiàn)在單一學(xué)科或校外活動中，借助這一理念豐富學(xué)生科學(xué)知識，在親自動手和動腦中解決問題，掌握更多解決科學(xué)問題的方法，提高學(xué)生科學(xué)認(rèn)知和思維能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

蘇教版五年級下冊第一單元第二課“怎樣移動重物”，通過實(shí)驗(yàn)尋找杠桿省力原理，及利用杠桿的特點(diǎn)，知道杠桿是一種簡單機(jī)械，利用杠桿可以省力。在學(xué)習(xí)本課后，將學(xué)生引入實(shí)際生活情境中，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，選擇了生活中常見的桿秤為研究對象，設(shè)計(jì)制作小桿秤為學(xué)生探究實(shí)踐的重點(diǎn)。學(xué)生整合科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)及工程四個(gè)方面的知識，以小組合作的形式，探究制作小桿秤。在實(shí)踐過程中，引導(dǎo)學(xué)生對杠桿省力原理進(jìn)行感知和思考，即思考各種選擇及其約束條件，如何做計(jì)劃、建模型、用迭代方法解決問題，讓學(xué)生深度參與內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)、探究、問題解決、合作以及學(xué)會學(xué)習(xí)，從而更好地完成本課的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生在這個(gè)過程中綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識，提升綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，與STEM 教育理念中的跨學(xué)科整合、解決實(shí)際問題等核心思想高度一致。

隨著社會發(fā)展，學(xué)生的前認(rèn)知及生活經(jīng)驗(yàn)也在不斷發(fā)展著。因此，在STEM 教育理念的指導(dǎo)下，更要聯(lián)系生活實(shí)際情況探索、開發(fā)綜合實(shí)踐活動，引導(dǎo)學(xué)生解決生活中的實(shí)際問題，在實(shí)踐中達(dá)到教學(xué)目的。

（三）調(diào)動興趣，結(jié)合游學(xué)，研究個(gè)性化實(shí)踐課程

在科學(xué)學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動以及探究的天性之間，存在著很強(qiáng)的相似性。二者都受到好奇、調(diào)查和探索的激勵，兩者的核心就是創(chuàng)造力。當(dāng)學(xué)生走進(jìn)大自然開展游學(xué)活動，邊游邊學(xué)，如何實(shí)現(xiàn)“游”與“學(xué)”有機(jī)統(tǒng)一呢？從學(xué)生的興趣出發(fā)，從小學(xué)科學(xué)教學(xué)中拓展科學(xué)實(shí)踐課程，構(gòu)建以學(xué)生“學(xué)”為主導(dǎo)的游學(xué)活動，研究個(gè)性化實(shí)踐課程。

個(gè)性化實(shí)踐課程是建立在學(xué)生學(xué)習(xí)需求上的課程生長過程?；凇翱茖W(xué)實(shí)踐”教學(xué)，激發(fā)學(xué)生在課堂探究學(xué)習(xí)及游學(xué)活動中產(chǎn)生新問題，形成了課程的邏輯起點(diǎn)，在進(jìn)行問題設(shè)計(jì)時(shí)將知識蘊(yùn)含于情境化的真實(shí)問題中，調(diào)動學(xué)生自主運(yùn)用學(xué)科知識設(shè)計(jì)解決方案，跨越學(xué)科、時(shí)空的界定，提高學(xué)生高階思維。

教科版四年級下冊第三單元第四課“把種子散播到遠(yuǎn)處”，本課在觀察花、果實(shí)、種子基礎(chǔ)上，對植物果實(shí)和種子特征做進(jìn)一步探究，明確把種子散播到遠(yuǎn)處的科學(xué)意義。在本單元學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生產(chǎn)生了一個(gè)新的問題：有些植物瀕危，它們是如何傳播種子的呢？根據(jù)問題帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)國家森林公園觀察瀕危植物的果實(shí)和種子；采集標(biāo)本并進(jìn)行解剖觀察；根據(jù)觀察提出推測猜想；根據(jù)猜測進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；分析數(shù)據(jù)，形成小組對瀕危植物種子的傳播方式的解釋；交流反思后，再次走進(jìn)國家森林公園，參照小組的解釋，收集傳播環(huán)境條件，并在實(shí)際環(huán)境搜集更多的證據(jù)，形成關(guān)于“瀕危植物種子傳播”的觀點(diǎn)說。學(xué)生在游學(xué)過程中經(jīng)歷了“提出問題—制定方案—證據(jù)收集—分析結(jié)論”等，充分體現(xiàn)了STEM 教育理念的協(xié)作性、體驗(yàn)性、設(shè)計(jì)性、情境性。

STEM 教育逐漸成為基礎(chǔ)教育階段國際科學(xué)教育的一門新興課程，受到各國的重視和關(guān)注?？茖W(xué)實(shí)踐活動在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上更強(qiáng)調(diào)構(gòu)建理論、構(gòu)建模型、跨學(xué)科融合，融入生活中，應(yīng)用實(shí)踐中，只有學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識，親身經(jīng)歷科學(xué)實(shí)踐全過程，綜合素養(yǎng)才能更好地得以提升。