李巍峰

摘要：新課程改革強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)課程整合。而STEM教育理念是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四門學(xué)科有機(jī)融合進(jìn)行的一次綜合性跨學(xué)科教育，既可以有效實(shí)現(xiàn)課程綜合化，還可以培養(yǎng)綜合思維能力，提高科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)精神等素養(yǎng)。為此，本文以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，以STEM教育理念為指導(dǎo)，針對初中科學(xué)教育教學(xué)模式進(jìn)行了探究分析，解讀了其融入的意義、分析了融入的原則，最后探究了有效融入的實(shí)施策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中科學(xué);STEM教育;思考

中圖分類號(hào)：G633.98? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）12-011

初中科學(xué)是一門包括物理、化學(xué)、生物、地理的綜合性學(xué)科。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，要想讓學(xué)生學(xué)好科學(xué)，要重視學(xué)生綜合思維能力的培養(yǎng)，滲透STEM教育理念，在跨學(xué)科整合的過程中，通過資源拓展，開闊學(xué)習(xí)視野，激活思維活力，讓學(xué)生敢想、敢做，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)。為此，本文就以核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM教育理念的意義、原則和有效實(shí)施策略進(jìn)行了全面探究，旨在通過創(chuàng)新教學(xué)模式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、拓展教學(xué)活動(dòng)、豐富教學(xué)方式等，滲透STEM理念，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM理念的意義

1.有利于加深對科學(xué)知識(shí)的理解

在傳統(tǒng)的初中科學(xué)教學(xué)中，針對知識(shí)點(diǎn)的講解都是以理解此章節(jié)內(nèi)容、此節(jié)知識(shí)核心要點(diǎn)為目標(biāo)，而忽視了知識(shí)的拓展，導(dǎo)致學(xué)生在做綜合題的時(shí)候，出現(xiàn)思維混亂，無從下手的局面。而核心素養(yǎng)下的初中科學(xué)教學(xué)融入STEM教育理念，是對課本上的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行的重新組合，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間有著潛在的關(guān)聯(lián)性，不僅可以促使其靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決科學(xué)問題，還可以加深對科學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力

STEM教育理念具有多樣性、實(shí)踐性、綜合性的特征，是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者把解題過程轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄窟^程的必然結(jié)果。它在初中科學(xué)教學(xué)中的融合，是基于調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)思維發(fā)展為目標(biāo)進(jìn)行的教學(xué)優(yōu)化，在設(shè)計(jì)科學(xué)項(xiàng)目和開展科學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題分析，不僅可以將初中科學(xué)各個(gè)章節(jié)知識(shí)內(nèi)容有效串聯(lián)起來，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科綜合素養(yǎng)，提高高階思維能力。

二、核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM理念的原則

1.注重教學(xué)實(shí)踐的原則

STEM教育理念最大的特點(diǎn)就是實(shí)踐性，其核心目標(biāo)是讓學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問題。將STEM教育理念與初中科學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，打造高效課堂，提高思維能力，教師要遵從實(shí)踐性的原則，以調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手操作、實(shí)踐體驗(yàn)為基準(zhǔn)，通過項(xiàng)目工程的優(yōu)化，讓學(xué)生參與其中，在實(shí)踐的同時(shí)，認(rèn)識(shí)其項(xiàng)目本質(zhì)，提高其對科學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和掌握。這樣既可以豐富學(xué)生的想象能力，提高應(yīng)用實(shí)踐能力，又可以使其充分調(diào)動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。

2.落實(shí)課程融合的原則

核心素養(yǎng)下初中科學(xué)融合STEM教育理念不是簡單的四門課程相加，或者按照一定的秩序排放，而是將四門學(xué)科有機(jī)整合在一起，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題，運(yùn)用四門學(xué)科中所涉及的知識(shí)、技能和理念，通過實(shí)踐操作、思考分析等，對問題進(jìn)行解決，從而達(dá)到提高科學(xué)綜合素養(yǎng)的目標(biāo)。也就是說，在教學(xué)的時(shí)候，教師要遵從課程融合的原則，在多維整合的過程中，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)，給予學(xué)生新的思路和方法，提高分析問題、解決問題能力。

三、核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM理念的策略

1.創(chuàng)新教學(xué)模式，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，科學(xué)教學(xué)不論是理論講解，還是實(shí)驗(yàn)探究，都是基于教師為主體展開的教與學(xué)，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面。而STEM教育是一種基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方式，在初中科學(xué)教學(xué)中，融入STEM教育理念，可以有效提高學(xué)生的問題解決能力。故此，為滲透STEM教育理念，在教學(xué)的時(shí)候，教師要做到放手，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人，通過設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，促進(jìn)科學(xué)探究。例如，在教學(xué)《植物與土壤》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，本課主要講解了植物細(xì)胞的吸水與失水的反應(yīng)，旨在讓學(xué)生能夠利用根吸水、失水的原理解釋生產(chǎn)生活中的相關(guān)現(xiàn)象，在第1小節(jié)中，涉及了生物與化學(xué)知識(shí)，闡述了土壤中各種元素對植物生長的影響。為此，在此次教學(xué)的時(shí)候，可以設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，將學(xué)生分為學(xué)習(xí)小組以“植物與土壤”為主題，引導(dǎo)其掌握科學(xué)地分析方法，了解建構(gòu)植物與土壤關(guān)系的科學(xué)知識(shí)，使其利用小刀、顯微鏡、燒杯、量筒等教具，剖析植物生長與土壤的關(guān)系，從而結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析推理植物與土壤的關(guān)系，最后通過計(jì)算相應(yīng)的容積、高度、刻度、濃度等實(shí)驗(yàn)變量，認(rèn)識(shí)植物與土壤的關(guān)系，在此過程中，提高對學(xué)習(xí)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)，教師可以圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)問題鏈條，讓學(xué)生對項(xiàng)目進(jìn)行討論：

①植物吸水和失水的條件是什么？

②植物吸收水分的關(guān)鍵部位是哪里？

③可否用植物的吸水、失水原理解釋生活、生產(chǎn)中的現(xiàn)象？

讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋植物與土壤之間的關(guān)系，對植物吸水和失水的原理進(jìn)行探索，最后以組為單位將科學(xué)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行展示，讓不同小組進(jìn)行互相點(diǎn)評(píng)，分享實(shí)驗(yàn)觀察和項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中的思路和成果，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，做到以人為本，促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)綜合素養(yǎng)。

2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)習(xí)視野，培養(yǎng)科學(xué)思維

教學(xué)的內(nèi)容是否科學(xué)合理、探究方向是否有效精準(zhǔn)，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力有著重要的影響。為此，在初中科學(xué)教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)，滲透STEM教育理念，教師要將這四門學(xué)科有機(jī)融合在一體，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，在設(shè)計(jì)具體問題情境、具體項(xiàng)目的過程中，開闊學(xué)生視野，使其能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。例如，在教學(xué)《水的浮力》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)是讓學(xué)生能夠確認(rèn)水及其他液體對進(jìn)入其內(nèi)的物體都會(huì)產(chǎn)生浮力的作用，確認(rèn)空氣也有浮力，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)，使其概括出阿基米德原理。為此，在教學(xué)的時(shí)候，可以利用信息技術(shù)手段，為學(xué)生引入生活中一艘萬噸大船停泊在港口，一個(gè)青年漂浮在海上看報(bào)，兩者都沒有沉入水中的場景，引導(dǎo)其思考這是什么原因？從生活實(shí)際入手，引出科學(xué)知識(shí)——浮力，隨后為學(xué)生提供空塑料瓶和水，讓學(xué)生將塑料瓶放在一個(gè)裝滿水的臉盆中，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)其觀察塑料瓶的狀態(tài)，然后再讓學(xué)生交流探討，分析一下塑料瓶受到了幾個(gè)力？施力物體是誰？兩個(gè)力方向怎樣？大小又是怎樣的？讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)和操作，思考、計(jì)算這一系列問題，最后讓學(xué)生小組運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，以測量浮力的大小這一工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算和動(dòng)手實(shí)踐操作，分析浮力大小和什么有關(guān)這一科學(xué)知識(shí)，進(jìn)行結(jié)論歸納。通過多學(xué)科知識(shí)的整合，在關(guān)聯(lián)生活、整合數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)等知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維，讓學(xué)生從多角度、多層次進(jìn)行學(xué)習(xí)探索，從而滲透STEM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)綜合素養(yǎng)。

3.拓展教學(xué)活動(dòng)，注重教學(xué)實(shí)踐，掌握科學(xué)技術(shù)

實(shí)踐性、體驗(yàn)性是STEM教育的重要特性，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生動(dòng)手，還要使其親身參與到學(xué)習(xí)過程中去，參與到生活實(shí)踐中，達(dá)到學(xué)以致用的目的。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)，滲透STEM理念，教師要注重教學(xué)實(shí)踐，立足動(dòng)靜結(jié)合，在親身實(shí)踐中吸引學(xué)生探索興趣，提高自主學(xué)習(xí)能力。例如，在教學(xué)《地球儀和地圖》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，旨在讓學(xué)生能夠更好地了解經(jīng)線和緯線的形狀，經(jīng)度和緯度的變化規(guī)律，半球的劃分和地球五帶的劃分。在學(xué)習(xí)的時(shí)候，為更好地激發(fā)地理學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)自主學(xué)習(xí)能力，可以以“簡易制作地球儀”為項(xiàng)目主題，讓學(xué)生小組通過動(dòng)手實(shí)踐對這一工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)探索，使其弄清楚經(jīng)緯線、經(jīng)緯度、半球的劃分等科學(xué)內(nèi)容，發(fā)展學(xué)生的空間想象力和空間思維能力。在此過程中，為提高實(shí)踐能力和科學(xué)技術(shù)能力，教師要讓學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，可以以項(xiàng)目所涉及的技術(shù)和知識(shí)進(jìn)行探討交流，鼓勵(lì)其運(yùn)用數(shù)字知識(shí)就角度的確定、經(jīng)緯線、經(jīng)緯度的劃分等進(jìn)行計(jì)算，通過動(dòng)手實(shí)踐，如“將一根粗鐵絲折一下，使鐵絲傾斜并與水平面成66.5°，把鐵絲另一端做成一個(gè)圓環(huán)，作為地球儀的底座”等技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐操作，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)“根據(jù)經(jīng)度和緯度的變化規(guī)律，在所畫的線上標(biāo)出具體的經(jīng)度（標(biāo)在赤道和經(jīng)線相交的位置）和緯度（標(biāo)在緯線和0°經(jīng)線相交的位置）”通過綜合所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，以此次項(xiàng)目動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)行探索分析，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)和工程設(shè)計(jì)能力，在教學(xué)活動(dòng)拓展的過程中，做到理實(shí)結(jié)合，滲透STEM教育理念，提高初中生科學(xué)綜合素養(yǎng)。

4.豐富教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究

傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)都是以教師講學(xué)生聽為主，而忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，新課程理念要求培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。故此，在初中科學(xué)教學(xué)中，為滲透STEM理念，教師要豐富教學(xué)方式，凸顯STEM教育的情境性，通過真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，促使其聯(lián)系所學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題分析，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)，使其獲得社會(huì)性的成長。例如，在教學(xué)《物質(zhì)的變化》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，主要是讓學(xué)生能夠從身邊的事例中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的變化，用實(shí)驗(yàn)探究的方法通過比較宏觀變化和微觀變化，培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。故此，在教學(xué)的時(shí)候，可以利用信息技術(shù)展示篝火上燒烤食物、下雨、植物進(jìn)行光合作用等，讓學(xué)生討論在日常生活中還有哪些物質(zhì)在發(fā)生變化？從而活躍課堂氛圍導(dǎo)出此次所學(xué)內(nèi)容，在真實(shí)情境引導(dǎo)談話交流中，導(dǎo)出此次探究的主題“探究物質(zhì)變化的方法”，讓學(xué)生思考，如何判斷是否生成新物質(zhì)呢？讓學(xué)生回顧物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)主要內(nèi)容，然后過渡到比較新舊物質(zhì)的形式進(jìn)行判斷，為其準(zhǔn)備硝酸鉛溶液、錐形瓶、碘化鉀溶液等教具，讓學(xué)生小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)教具，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容和探究步驟，通過取適量的硝酸鉛溶液放到錐形瓶中，再向錐形瓶中加入適量的碘化鉀溶液的科學(xué)驗(yàn)證方法，讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐操作，觀察其反應(yīng)前后的現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄，隨后再出示發(fā)黃的落葉與綠葉做對照實(shí)驗(yàn)，以及鋼鐵廠的高爐等，讓學(xué)生思考葉子為什么會(huì)發(fā)黃？鐵在高溫下發(fā)生了什么變化？運(yùn)用化學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題探究，從而使其學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的分析、證據(jù)推理等綜合以上幾種變化進(jìn)行歸納總結(jié)，運(yùn)用表格記錄的方法，對此工程項(xiàng)目的實(shí)踐過程進(jìn)行總結(jié)，以物質(zhì)變化的證據(jù)展開探索。通過豐富教學(xué)方式，在情境設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)探究中，引導(dǎo)其對某一具體問題進(jìn)行綜合探究，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)，滲透STEM教育理念。

綜上所述，核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM理念，對培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力，提高綜合素質(zhì)具有重要的意義。故此，在教學(xué)的時(shí)候，教師要重視STEM教育理念的滲透，通過創(chuàng)新教學(xué)模式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、拓展教學(xué)活動(dòng)、豐富教學(xué)方式等，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)綜合素養(yǎng)，從而提高初中科學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

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（作者單位：杭州市江干區(qū)采荷中學(xué)，浙江 杭州 310016）