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論基于STEM的小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計研究

2022-04-16 21:58:55劉浪
中學(xué)生學(xué)習(xí)報 2022年13期
關(guān)鍵詞:小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計

劉浪

摘要:小學(xué)科學(xué)教師如果能夠?qū)TEM的理念應(yīng)用到科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計中,不僅能夠提升學(xué)生的跨學(xué)科思維,還能夠提升學(xué)生解決問題和分析問題的能力,有效推動了課程的整合發(fā)展。本文以小學(xué)五年級科學(xué)教學(xué)《太陽能熱水器》作為案例,詳細分析了STEM教育理念下小學(xué)科學(xué)課程設(shè)計的方法,期待本次研究能為小學(xué)生的綜合成長,小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞:基于STEM;小學(xué)科學(xué);教學(xué)設(shè)計

引言:在當(dāng)下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中,逐漸涌現(xiàn)出越來越多的問題。為了有效解決教學(xué)當(dāng)中存在的問題,小學(xué)科學(xué)教師勢必要進行課程設(shè)計上的創(chuàng)新和改良。而STEM教育理念主要是通過整合多領(lǐng)域知識,旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。小學(xué)科學(xué)教師可以嘗試將STEM教育理念融入于小學(xué)科學(xué)課程設(shè)計當(dāng)中。本文主要針對STEM教育理念下小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計方法展開探究,詳情如下。

一、STEM教育的內(nèi)涵

小學(xué)科學(xué)教師首先得厘清三個問題:什么是STEM教育?STEM教育與現(xiàn)有的課程有什么關(guān)系?有一部分教師明白,其實STEM指的就是科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程這四門學(xué)科。

(一)科學(xué)

科學(xué)主要包含與自然界相關(guān)的問題,以經(jīng)過實證的解釋來給出合理答案,可以反映出自然與社會中客觀存在的規(guī)律系統(tǒng)[1]。

(二)技術(shù)

技術(shù)其實就是解決問題所有工具與方法的統(tǒng)稱。有經(jīng)驗的科學(xué)教師會知道,原來在自然科學(xué)的教學(xué)里面很注重技術(shù)設(shè)計,或者是技術(shù)制作。

(三)數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)是一門用來探究空間形式和數(shù)量關(guān)系的學(xué)科,可以說數(shù)學(xué)就是一種可以用來分析的工具。

(四)四門學(xué)科之間的關(guān)系

科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程之間具有相關(guān)性,技術(shù)應(yīng)用于工程,數(shù)學(xué)應(yīng)用于科學(xué),科學(xué)發(fā)展是得益于技術(shù)工程的發(fā)展。工程主要是培養(yǎng)創(chuàng)造力,要面向造物世界,要設(shè)計搭建模型和構(gòu)建系統(tǒng)??茖W(xué)是應(yīng)用科學(xué)方法,發(fā)現(xiàn)周圍世界的規(guī)律。

二、小學(xué)科學(xué)教材中的STEM課程體系設(shè)計

(一)STEM課程設(shè)計要點

1. 源自身邊的工程與技術(shù)問題

源自身邊的工程與技術(shù)問題,突出STEM課程的特征。下圖是一到六年級的STEM單元,這些內(nèi)容都是源自于學(xué)生身邊的工程與技術(shù)問題,有一些問題是前文單元涉及到的問題,到這個單元進行STEM的探討。我們在教材里面實現(xiàn)STEM單元設(shè)計,真正有課時保障的落實到課堂教學(xué)里面,可以說是標志著STEM教育進入常態(tài)的課程和教學(xué)。

2.實現(xiàn)科學(xué)探究向STEM的轉(zhuǎn)變

教師在教學(xué)過程中要將遇到的問題積極轉(zhuǎn)變?yōu)镾TEM問題,在解決問題的時候也會涉及到科學(xué)原理,因此從工程和技術(shù)的方向展開設(shè)計才能更輕松地實現(xiàn)科學(xué)、工程與技術(shù)的同步發(fā)展。

3.突出STEM課程的特點

在設(shè)計單元的時候要思考依據(jù)前面的STEM課程特征六點,要思考每個單元課程設(shè)計。

(二)STEM課程設(shè)計案例

首先教師需要創(chuàng)造一個源自身邊的情境,提出問題設(shè)計要求,給學(xué)生補充學(xué)生背景經(jīng)驗,最后進行問題解決或工程設(shè)計。比如五年級上課本《太陽能熱水器》,第一單元是熱傳遞,認識熱對流。第三單元是光,光沿直線傳播,太陽光由不同顏色組成,布頭顏色、材料吸收和反射光的能力不同,設(shè)計太陽能熱水器知道選擇黑色還是白色,還有光反射,這是給學(xué)生STEM課程學(xué)習(xí)的時候提前鋪墊的背景經(jīng)驗。第五單元是認識太陽能熱水器,要認識太陽能熱水器的結(jié)構(gòu),比如有集熱,有角度架、儲水箱、反射板,太陽能熱水器的原理是黑色吸熱能力最強、熱對流、反射光能集中太陽能,有了這些經(jīng)驗就開始制作簡易太陽能熱水器,首先要設(shè)計,然后制作,最后是改進與交流。

在太陽能設(shè)計教學(xué)當(dāng)中,主要包含以下步驟:

1.回顧太陽能結(jié)構(gòu)和原理

首先教師要帶領(lǐng)學(xué)生回顧太陽能的結(jié)構(gòu)和原理,同時還要鼓勵學(xué)生通過討論來確定出太陽能熱水器的設(shè)計方案,這時候教師提供材料,學(xué)生開始設(shè)計。

回顧太陽能熱水器結(jié)構(gòu)和工作原理的時候,給一個太陽能熱水器簡單剖面圖,熱水箱在上面,集熱管是黑色,有一個傾角。里面會有熱水、冷水熱對流。

然后要了解工程項目,設(shè)計一個情境,如非洲醫(yī)療隊地方?jīng)]有熱水。每個小組設(shè)計一個能在15分鐘內(nèi)能讓200ml的水升溫的簡易熱水器。

2.討論確定方案

接下來討論簡易太陽能熱水器的方案,設(shè)想可能利用哪些材料可以制作太陽能熱水器。這樣在此基礎(chǔ)上逛各種“材料超市”,了解各種材料的價格,進行成本核算,初步選定設(shè)計方案[2]。

3.完成設(shè)計方案

最后完成簡易太陽能熱水器的設(shè)計方案,列出需要材料種類、數(shù)量、架構(gòu)、工具,繪制太陽能熱水器設(shè)計圖,簡單評估本組設(shè)計的可行性,預(yù)測加熱效果。

4.評價量表

在單元后會給一個回顧單,也是一個單元評價?;仡檰蔚男纬墒怯幸罁?jù)的,教師們?nèi)绻麑W(xué)過科技學(xué)堂里關(guān)于STEM案例教學(xué),會熟悉這個撰寫工程建議,有四個角度,設(shè)計、預(yù)算、檢驗與數(shù)據(jù)、綜合陳述。

三、結(jié)束語

綜上所述,本文探究了基于STEM教育的小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計方法,經(jīng)過此次研究發(fā)現(xiàn),以STEM教育為基礎(chǔ)設(shè)計小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計能夠有效促進小學(xué)生綜合能力成長,值得推廣。

參考文獻:

[1]宋怡,祁宇,馬宏佳. 小學(xué)科學(xué)教師視角下的STEM教學(xué)特征——基于扎根理論的質(zhì)性研究[J]. 基礎(chǔ)教育,2020,17(5): 22-33.

[2]蘇聰.基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計研究--以科教版《形狀與結(jié)構(gòu)》單元為例[D].湖北:華中科技大學(xué),2019.

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