摘 要：STEM教育理念引領(lǐng)小學(xué)科學(xué)教育不僅能夠提高教學(xué)的效率，還能讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)其他學(xué)科。文章從堅持學(xué)生立場、運行跨界思維、設(shè)計問題引領(lǐng)、注重探究過程四個方面闡述了在STEM教育背景下，以小學(xué)科學(xué)課程為載體，用STEM理念引導(dǎo)小學(xué)科學(xué)教學(xué)，聯(lián)系生活實際，豐富課堂，實現(xiàn)學(xué)生的深度、創(chuàng)造學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM教育;小學(xué)科學(xué);教學(xué)實踐

中圖分類號：G623.6?文獻標(biāo)識碼：A?文章編號：2095-624X（2021）11-0033-02

一、STEM 教育形成的背景

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的英文首字母縮寫。它是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)深度整合的教育。其中，科學(xué)在于認識、解釋自然界的客觀規(guī)律; 技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、解決遇到的問題;數(shù)學(xué)是技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM 教育理念注重學(xué)生的思維能力、操作能力培養(yǎng)，注重讓學(xué)生通過自己已經(jīng)學(xué)到的知識進行科學(xué)真理探索。

二、基于STEM教育理念，打造新型科學(xué)課

當(dāng)今社會，科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等各個領(lǐng)域密切聯(lián)系了起來，我們面對的問題，也不再是單一學(xué)科的問題，而是綜合性問題。每個教師都教學(xué)自己的學(xué)科，但對于學(xué)生來說，卻要學(xué)習(xí)不同的學(xué)科。學(xué)科之間是互相有聯(lián)系的，有許多交叉的知識。 STEM 教育就特別提倡發(fā)展孩子的個性，也推崇不同學(xué)科的整合，提倡讓學(xué)生實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。由此可見，STEM教育與我們的小學(xué)科學(xué)教育追求的目標(biāo)是一致的。下面從四個方面說說如何用STEM教育理念引領(lǐng)我們的科學(xué)課。

（一）堅持學(xué)生的立場，建設(shè)屬于兒童的真性課堂

學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，教育工作者只有站在學(xué)生的立場，設(shè)計符合學(xué)生現(xiàn)實需要的學(xué)習(xí)任務(wù)，才能促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。作為教師，必須從學(xué)生的角度去思考：學(xué)生喜歡什么樣的科學(xué)課？怎樣的設(shè)計是最符合學(xué)生年齡特點的？什么樣的實驗材料是適合學(xué)生的？

我們可以從眾多的活動中篩選適合學(xué)生探究的活動主題，把一些教育的內(nèi)容游戲化、趣味化，把需要孩子探索的知識融入活動中。在活動一開始，我們就給學(xué)生自主的權(quán)利：讓學(xué)生自由組合，選擇志同道合的小組成員;各抒己見，選擇所需探究的方向;揚長避短，選擇適合本小組探究的感興趣的問題;各取所需，選擇探究所需的材料……允許學(xué)生在活動中犯錯誤，把學(xué)生的錯誤也看作重要的教學(xué)資源。正因為只有站在學(xué)生的立場，充分給予學(xué)生選擇的自由，才會激發(fā)學(xué)生的活動熱情，取得最佳的活動效果。

（二）運行跨界思維，建設(shè)具有統(tǒng)合力量的大結(jié)構(gòu)課堂

小學(xué)科學(xué)課往往從學(xué)校周圍的自然環(huán)境以及身邊的各種材料入手，開展適合學(xué)生的科學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力和創(chuàng)新能力。我們在開展科學(xué)教學(xué)時，就可以以科學(xué)實驗為立足點，融入與實驗相關(guān)的數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)知識，從而幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)性的研究思想。

蘇教版小學(xué)五年級《科學(xué)》下冊有《形狀與結(jié)構(gòu)》這一單元。其中，《建橋梁》一課中有不少的探究活動，有一個是有關(guān)比較不同類型橋梁的承受力的活動。教材預(yù)設(shè)的活動只是比不同橋梁的承受力，對于怎樣建造比較理想的橋梁并沒有涉及。教師運用STEM 教育思想可以這樣設(shè)計：第一，先讓學(xué)生針對學(xué)習(xí)內(nèi)容在小組討論，提出問題，并進行假設(shè);第二，分小組設(shè)計實驗方案，并對小組的假設(shè)進行驗證;第三，在小組驗證時滲透有關(guān)工程、技術(shù)和數(shù)學(xué)方面的知識;第四，根據(jù)小組成員討論的設(shè)計圖搭建出自己小組的獨特橋梁，并按要求測試橋梁的承受力，分析記錄得到的數(shù)據(jù)，從而得出結(jié)論，形成研究報告。

還是這一單元的內(nèi)容，《建高塔》這一內(nèi)容卻是探究不同結(jié)構(gòu)建筑材料的特點。我們可以圍繞如何使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固這一活動來開展教學(xué)。這個活動包含了設(shè)計與技術(shù)，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定這一要求既要學(xué)生掌握一定的科學(xué)知識，知道其中的科學(xué)原理，又要學(xué)生掌握工程設(shè)計和操作技術(shù)的知識。首先，學(xué)生可以先通過探究不同圖形（如三角形、平行四邊形、正方形等）的特點，了解有關(guān)結(jié)構(gòu)的對稱性和穩(wěn)定性，通過動手構(gòu)造認識到三角形是一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。其次，學(xué)生通過嘗試加固立方體，理解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與結(jié)構(gòu)的形狀，再通過不同材質(zhì)材料的比較，尋找到最合適的材質(zhì)。最后，學(xué)生通過設(shè)計和搭建建筑，探索建筑物的穩(wěn)固性與哪些因素有關(guān)。這樣加入STEM的探究活動，不僅有助于學(xué)生對幾何形狀的有關(guān)數(shù)學(xué)知識的了解，還有助于學(xué)生學(xué)習(xí)到工程方面關(guān)于結(jié)構(gòu)材質(zhì)、連接方式等知識。這樣的活動并不是簡單地將科學(xué)與工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)組合疊加，而是把一些小知識轉(zhuǎn)變成探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面。

（三）設(shè)計引領(lǐng)性問題，建設(shè)有思維張力的科學(xué)課程

學(xué)習(xí)科學(xué)就是為了解決實際生活中的問題。一個好的問題，經(jīng)過設(shè)計開發(fā)，可以豐富成為STEM科學(xué)活動，促進學(xué)生創(chuàng)新。教師在教學(xué)時可以利用學(xué)生在生活中遇到的問題來激發(fā)學(xué)生探究的興趣，幫助學(xué)生像科學(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。

如在教學(xué)蘇教版小學(xué)四年級《科學(xué)》上冊第一單元第一課《空氣的性質(zhì)》時，教師可以通過這樣一個問題導(dǎo)入：兩個水瓶中各套有一個氣球，在其中一瓶子底部扎一個小孔，若對著瓶口吹這兩個氣球，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？通過實際的操作，學(xué)生發(fā)現(xiàn)有小孔瓶子里的氣球是能吹大的。學(xué)生對這一問題進行了討論，得出結(jié)論：瓶子里有空氣，空氣也占據(jù)了空間，所以沒孔瓶子里的氣球吹不大，往有小孔瓶子里的氣球吹氣時可以把瓶子里的空氣擠出來，這樣就騰出了瓶子內(nèi)的空間，氣球就吹大了。

如果我們這樣設(shè)計的話，就會發(fā)現(xiàn)學(xué)生的注意力主要還是集中于對科學(xué)概念的認識與解釋，并沒有真正讓學(xué)生的能力得到提高。STEM科學(xué)活動更注重解決活動過程中所產(chǎn)生的問題，針對這樣的特點，我們可以對這一活動進行適當(dāng)?shù)母膭印?/p>

首先，請學(xué)生對著沒有鉆孔的套有氣球的瓶口吹，并猜一猜可能是什么原因造成氣球吹不大的。學(xué)生由此展開討論，提出自己的想法：吹氣球的力氣不夠大;瓶內(nèi)的氣球是不是壞的;吹的時候嘴巴漏氣了;瓶中有氣體，壓住了氣球讓它吹不大……

其次，在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上提出新任務(wù)：有沒有辦法能將瓶內(nèi)的氣球吹大？這樣的活動設(shè)計符合學(xué)生的學(xué)情需要，也讓學(xué)習(xí)任務(wù)更具挑戰(zhàn)性。學(xué)生會根據(jù)剛才的討論，針對問題出現(xiàn)的可能原因找到解決問題的辦法，從而提高學(xué)生解決問題的能力（見表1）。

最后，趁熱打鐵，提出問題：瓶內(nèi)的空氣占據(jù)空間，能想辦法把你們趕跑瓶中的氣體這個過程讓同學(xué)們真真切切地看到嗎？集思廣益，學(xué)生又提出了各種方案（見表2）。

這些問題可以有效增加學(xué)生思維的深度與廣度，提高學(xué)生解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的動手技能，并有效把科學(xué)教學(xué)與STEM對接起來。

（四）注重探究過程，建設(shè)實踐為主體的運行機制

STEM教育的一個重要特點是注重讓學(xué)生通過實踐去獲得知識，學(xué)生常常依靠動手操作來認識、 理解世界。STEM的探究活動與一般的科學(xué)探究活動不同，師生在一堂課中可能無法得到一個合理、有效的結(jié)果，只能是與目標(biāo)不斷地靠近。

比如說，在五年級學(xué)生學(xué)完《電和磁》這一單元，認識了簡單電路之后，教師就可以設(shè)計這樣的活動——“讓我的小房間更亮”（見表3）。

學(xué)生在實際的操作中要對自己的猜想設(shè)計方案不斷修正調(diào)整以取得最優(yōu)效果。如在操作中要注意調(diào)整變量做對比，每種方案要注意對比時只改變一個條件。這個活動中，學(xué)生不僅要把電的知識學(xué)以致用，還要用到光的知識。在調(diào)整過程中，又要不斷地利用測量到的數(shù)據(jù)來幫助自己修改方案，這可以使學(xué)生各類能力得到發(fā)展。

再比如六年級的《吹泡泡》一課，學(xué)生通過對各種材料不斷嘗試，制造出多種有效的泡泡水。在這個調(diào)制的過程中，有對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)（什么樣的配比最合適），技術(shù)的要求（不同的攪拌方法，水溫的高低，加入材料的先后順序），這樣的調(diào)配其實是對學(xué)生各種能力的培養(yǎng)。

STEM 教育理念為小學(xué)科學(xué)教學(xué)提供了新的方向，它不同于以往的以知識傳授為主的教學(xué)，是一種綜合多個領(lǐng)域的應(yīng)用型教育。我們可以以小學(xué)科學(xué)課程為載體，為學(xué)生提供認識世界的機會。通過多個領(lǐng)域知識和技能的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)的零碎知識，變成相互聯(lián)系、統(tǒng)一的整體，開闊學(xué)生的視野， 帶領(lǐng)學(xué)生用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多種色彩織出絢麗的畫卷。

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作者簡介：黃黎莉（1979— ），女，中小學(xué)一級教師，本科，研究方向：小學(xué)科學(xué)教學(xué)。