◇孫 萌（浙江：杭州市蕭山區(qū)城東小學(xué)）

隨著教育實踐的改革不斷深化，STEM 教育理念被逐漸應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)這門幫助學(xué)生探索自然界客觀規(guī)律的學(xué)科。將STEM 教育理念融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，能夠幫助學(xué)生更好地理解和認(rèn)知客觀世界，提升學(xué)生的思維能力與想象力。為了用STEM 打開小學(xué)科學(xué)高效課堂的大門，教師應(yīng)該加深對STEM 教育理念的理解并提高重視程度，發(fā)揮其優(yōu)勢，將其應(yīng)用到教學(xué)活動的各個環(huán)節(jié)之中，從而真正打造高效科學(xué)教學(xué)，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升與未來的發(fā)展做好鋪墊。

一、STEM教育理念概述

STEM 教育源于美國，是以科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)為主要課程的教育。其中S 指科學(xué)，T 指技術(shù)，E指工程，M指數(shù)學(xué)。

STEM，從字面上可以理解為多門學(xué)科之間的連接與整合，支持學(xué)習(xí)者以多學(xué)科整合的思維方式展開學(xué)習(xí)，理解與探索世界。

從本質(zhì)上理解，STEM 是一種課程，也是一種學(xué)習(xí)方式與教學(xué)策略。作為課程，STEM 是四個科目的融合與聯(lián)系，但并不是科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的簡單疊加，而是綜合四個學(xué)科的特點，是學(xué)科之間的相互整合，構(gòu)成一個完整的體系。

小學(xué)科學(xué)課程包括自然科學(xué)知識、動手實驗等實踐知識，也需要學(xué)生具備良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。STEM 強調(diào)綜合培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科素養(yǎng)，是一種重實踐、超學(xué)科的教育概念。在科學(xué)這門學(xué)科中，完美地融合STEM 教育理念，能真正帶領(lǐng)學(xué)生觀察科學(xué)現(xiàn)象、探索科學(xué)知識、感悟科學(xué)奧秘，這對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，提升學(xué)生解決問題能力，獲取勇于探索、積極進(jìn)取的科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)造性精神具有重要意義。

二、在小學(xué)科學(xué)教育中滲透STEM 教育理念的重要性

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的催化劑

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM 教育理念，教師可以通過多學(xué)科整合的方式為學(xué)生呈現(xiàn)科學(xué)知識，從而讓學(xué)生感受到科學(xué)學(xué)習(xí)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，在對生活及其他知識的認(rèn)知基礎(chǔ)上了解科學(xué)，這對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、提升學(xué)生的體驗與參與具有積極的促進(jìn)作用。同時，當(dāng)學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚興趣，就能夠獲得快樂愉悅的學(xué)習(xí)體驗，這對于提升教學(xué)效率、為科學(xué)插上騰飛的翅膀具有重要示范意義。

（二）解決問題的驅(qū)動力

STEM 教學(xué)是一種跨學(xué)科的教育思想。在小學(xué)科學(xué)教育中融入STEM 教育理念，就能夠為學(xué)生提供運用科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等方法分析科學(xué)知識的思路，從而讓學(xué)生融合多種方法，通過動手動腦，獲取解決科學(xué)問題的路徑與方法，這對于提升學(xué)生探索科學(xué)規(guī)律的能力，尋找解決實際問題的方法，提升解決問題的效率，具有重要意義。

（三）學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的推動力

在傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)中，教師都是以講知識、示范實驗為主，而學(xué)生的主體性得不到體現(xiàn)，學(xué)生實踐活動少、學(xué)習(xí)效率低。而STEM 教育理念指導(dǎo)下的科學(xué)教學(xué)，強調(diào)生生之間、師生之間的相互配合與溝通。學(xué)生通過小組合作、網(wǎng)絡(luò)查詢等方式，搜集信息，通過假設(shè)、驗證、分析，獲得科學(xué)知識與結(jié)果。在這樣的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生真正成了學(xué)習(xí)的主體。在此過程中，他們相互激勵、相互幫助、相互學(xué)習(xí)，共同探究科學(xué)的奧秘，尋求問題解決的方法。這對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神，提升學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，具有重要意義。

三、STEM教育理念與科學(xué)課程的契合點

STEM 教育理念為小學(xué)科學(xué)教學(xué)提供了動力支持與方法支持，對于提升科學(xué)課程教學(xué)效率具有重要意義，這是因為STEM 教育理念與科學(xué)課程有著最佳的契合點。發(fā)揮STEM 教育理念在科學(xué)課程中的優(yōu)勢，能推動教學(xué)效率的大幅提升。

首先，從課程特征看，科學(xué)課程是以學(xué)生的日常生活為基礎(chǔ)的，強調(diào)學(xué)生知識學(xué)習(xí)中的參與體驗與綜合實踐。這是一門綜合性的學(xué)科，強調(diào)的是物質(zhì)科學(xué)、自然科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程等領(lǐng)域的滲透與聯(lián)系，從而發(fā)揮不同知識領(lǐng)域的教育功能，引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力發(fā)展。而STEM 教育理念強調(diào)學(xué)生在真實的生活情境與問題情境中動手操作、動腦思考，探究問題解決的方法，進(jìn)而解決問題，在此過程中，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力等綜合素質(zhì)。

其次，從課程目標(biāo)看，科學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)基礎(chǔ)知識的同時發(fā)展科學(xué)探究能力，形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，感受科學(xué)技術(shù)、生活環(huán)境與實踐之間的關(guān)系，為終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。而科學(xué)素養(yǎng)正是STEM 素養(yǎng)的重要組成部分。STEM 素養(yǎng)包含了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個方面的素養(yǎng)，強調(diào)運用這四個學(xué)科的能力與素養(yǎng)，將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為探究真實世界的綜合能力。

最后，從課程內(nèi)容看，科學(xué)課程以主題或任務(wù)形式呈現(xiàn)，與其他學(xué)科之間有著密不可分的關(guān)系。STEM 教育包含科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個學(xué)科的知識，而學(xué)生在具體的學(xué)習(xí)過程中，以任務(wù)或是項目為引導(dǎo)，將四個學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行整合。

綜合上述三個方面，可見STEM 教育理念與小學(xué)科學(xué)課程之間有著密不可分的聯(lián)系。因此，將STEM 教育理念落實到科學(xué)教學(xué)課程中，不但是提升科學(xué)教學(xué)效率的一種方法，更是促進(jìn)科學(xué)教學(xué)改革的重要路徑。

四、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動各個環(huán)節(jié)中滲透STEM教育理念

（一）圍繞STEM 設(shè)計PBL 教學(xué)

科學(xué)課程應(yīng)該以探究性學(xué)習(xí)為主，但是這不是唯一的方式。STEM 理念強調(diào)以項目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向，進(jìn)行課程的組織。這一組織方法非常適用于科學(xué)課程，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)仔細(xì)閱讀教材，并且整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等綜合性的跨學(xué)科內(nèi)容，據(jù)此為學(xué)生設(shè)計真實的情境，讓學(xué)生在情境中運用知識解決問題，收獲思辨能力、創(chuàng)造力、合作能力與溝通能力。比如，在“用紙造一座橋”的教學(xué)中，本課知識點涵蓋了物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域中的力學(xué)知識與技術(shù)與工程領(lǐng)域中的橋梁設(shè)計相關(guān)知識。教師在課堂教學(xué)中將用紙造一座橋的理念滲透其中，在設(shè)計教學(xué)目標(biāo)時，便可以從科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四個方面出發(fā)，設(shè)計三維教學(xué)目標(biāo)：知識層面的目標(biāo)為知道線面體的關(guān)系，了解抗彎曲能力與形狀的關(guān)系，了解力的分解，了解拱形原理，學(xué)會度量和簡單的計算，體驗工程設(shè)計過程；技能層面的目標(biāo)為學(xué)會類比分析、統(tǒng)籌安排，創(chuàng)造性地思考解決問題，培養(yǎng)小組協(xié)作意識。在教學(xué)中，從STEM 的要求出發(fā)，教師便可以采取PBL 教學(xué)法讓學(xué)生通過分組討論，共同設(shè)計一座能承重紙橋的最佳方案，然后通過質(zhì)量檢測評選獲勝小組。當(dāng)評價完成后，教師再讓學(xué)生進(jìn)行自我反思，想一想自己的設(shè)計方案中還有哪些需要改進(jìn)，并且進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)方案。

（二）結(jié)合STEM 要求設(shè)計科學(xué)活動

小學(xué)科學(xué)是一門重視實驗探究的學(xué)科，更是重視培養(yǎng)學(xué)生動手能力、思維能力的學(xué)科。在科學(xué)課堂上，依托STEM 教育理念開展高效的科學(xué)教學(xué)，教師應(yīng)該以學(xué)科整合為基礎(chǔ)設(shè)計科學(xué)活動，讓學(xué)生在活動中觀察體驗操作，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，提升科學(xué)素養(yǎng)。比如，在“工具和機械”的單元教學(xué)中，教師可以為學(xué)生設(shè)計一個這樣的科技小活動：讓學(xué)生用瓶蓋、玻璃球、膠帶、橡皮泥等材料以小組的形式共同設(shè)計、制作滾軸軸承。當(dāng)學(xué)生完成這一任務(wù)后，教師會發(fā)現(xiàn)，由于瓶蓋是不透明的，學(xué)生不能夠親眼看到內(nèi)部玻璃球的滾動狀態(tài)，從直觀的角度來看實驗結(jié)果和學(xué)生的認(rèn)知收獲就大打折扣。這時，教師再為學(xué)生準(zhǔn)備一些透明的底座和蓋盤，讓學(xué)生運用這些新的工具，對自己的實驗過程進(jìn)行改進(jìn)。這樣一來，學(xué)生通過測試、比較、觀察和親身體驗，就能夠發(fā)現(xiàn)滾珠軸承的好處，整個的教學(xué)活動既兼顧知識理解、概念結(jié)構(gòu)，又促進(jìn)了學(xué)生的思維能力培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知，促使學(xué)生素養(yǎng)提升，讓科學(xué)課堂閃爍出光芒。

（三）根據(jù)STEM 設(shè)計跨學(xué)科問題

科學(xué)課程體現(xiàn)了自然的奧秘，其課程實施的主要形式就是提問題、作假設(shè)、訂計劃、獲證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、驗證結(jié)論并表達(dá)。因此，在教學(xué)中引入STEM 教育理念，教師應(yīng)該重視設(shè)計跨學(xué)科問題，讓學(xué)生經(jīng)歷并感知基本的科學(xué)方法，收獲理性思維，認(rèn)識事物的本質(zhì)。以“杠桿的科學(xué)”教學(xué)為例，根據(jù)STEM 教育理念，教師設(shè)計教學(xué)目標(biāo)后，以情境導(dǎo)入的方式，通過視頻、圖片等形式，讓學(xué)生了解杠桿外形、結(jié)構(gòu)和使用方法。這時，在學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)上，教師便可以給學(xué)生出示幾幅圖片，讓學(xué)生思考這些裝置中哪些是杠桿，哪些不是杠桿，并且積極探究杠桿的使用方法。最后，教師將研究杠桿省力問題作為項目式學(xué)習(xí)的問題任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生展開探究。在解決此問題任務(wù)時，教師要以以下問題作為驅(qū)動：準(zhǔn)備搜集哪些數(shù)據(jù)？以怎樣的方法搜集數(shù)據(jù)？如何對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理？你們小組是怎樣分工的？每個人的職責(zé)與工作任務(wù)是什么？實驗研究中得出了哪些結(jié)論？出現(xiàn)了怎樣的問題？這些問題是通過什么方法解決的？實驗方案實施是否順利？通過對實驗數(shù)據(jù)的分析與整理，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？以問題驅(qū)動學(xué)生展開探討，讓他們主動思考，積極合作，不斷探索、嘗試和自我反思。在實踐探究中獲得不斷提升。本節(jié)課的教學(xué)克服了傳統(tǒng)做題的方式與閱讀的方式，讓學(xué)生通過探討與主動參與，能夠知道支點、受力點、阻力點，了解杠桿的分類，學(xué)會設(shè)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，學(xué)會整理、分析實驗數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用杠桿知識解決生活中的問題。這樣，不僅能讓學(xué)生的思維更加理性，還能真正提升他們解決問題的意識與能力，充分展示STEM 教育理念的育人價值。

STEM 已經(jīng)成為基礎(chǔ)教育領(lǐng)域中研究的熱點，它不是簡單地教會學(xué)生抽象的學(xué)科理論知識，更強調(diào)的是學(xué)生獲得將現(xiàn)有知識與技能轉(zhuǎn)化為綜合素養(yǎng)的能力，重視學(xué)生經(jīng)歷形成新的知識與技能的過程。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)該重視運用STEM 教育理念，并且將其滲透在教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生在STEM 教育理念的帶動下融入科學(xué)學(xué)習(xí)，形成科學(xué)精神與科學(xué)素養(yǎng)，從而為將來成為具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才奠定堅實基礎(chǔ)。