◇張小榮（江蘇：海安市城南實驗小學(xué)）

雖然科學(xué)教育作為基礎(chǔ)科技教育，至關(guān)重要，但是受到傳統(tǒng)應(yīng)試教育思想的影響，并未受到應(yīng)有的重視，長期作為“副科”被忽視?？茖W(xué)技術(shù)是人們認(rèn)識世界、改造世界的基本手段，推動人類社會的飛速進步，在素質(zhì)教育改革背景下，科學(xué)教育也逐步受到關(guān)注與重視，但是卻存在以理論教學(xué)為主的不良形式。為此，新編蘇教版教材還專設(shè)了若干針對技術(shù)與工程領(lǐng)域的主題單元和STEM 學(xué)習(xí)項目。STEM 教學(xué)理念要求小學(xué)科學(xué)教育回歸生活，不僅凸顯項目體驗的真實性，增加學(xué)習(xí)的意義性和趣味性，還指向科學(xué)概念的建構(gòu)和高階思維的發(fā)展，并且要與其他學(xué)科實現(xiàn)交叉融合。通過設(shè)計開放的項目任務(wù)驅(qū)動學(xué)生，使得學(xué)生在項目分析、設(shè)計、操作與展示等活動中，實現(xiàn)“學(xué)中立”，從而切實提高學(xué)生的動手實踐能力與創(chuàng)新發(fā)明能力，是打造“立學(xué)課堂”的不二法寶。

具體來說，小學(xué)科學(xué)教師可通過如下方式貫徹STEM 教學(xué)理念，嘗試打造“立學(xué)課堂”。

一、基于真實情境設(shè)計項目任務(wù)，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)需求

陳鶴琴先生在兒童認(rèn)知論中強調(diào)了“直接經(jīng)驗”的重要性，論證了學(xué)生學(xué)習(xí)依靠直接體驗的認(rèn)知規(guī)律。科學(xué)本就是從人類生活中探究出的一般規(guī)律與關(guān)鍵技術(shù)，STEM 教育理念也強調(diào)在真實情境中發(fā)布項目任務(wù)，旨在通過項目操作促使學(xué)生運用各科知識綜合解決現(xiàn)實中出現(xiàn)的問題，以便促使學(xué)生實現(xiàn)自主探究學(xué)習(xí)，從而構(gòu)建屬于自己的知識體系。實際上，在科學(xué)教學(xué)中更需要創(chuàng)設(shè)真實情境。小學(xué)生活潑好動，注意力容易分散，枯燥的知識原理不能吸引他們的注意力，真實的生活情境能調(diào)動小學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其能長時間關(guān)注項目學(xué)習(xí)，主動思考，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的深度需求。因此，小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)根據(jù)真實情境設(shè)計、發(fā)布項目任務(wù)，切實激發(fā)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)欲望，并以真實情境去引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活經(jīng)驗，積極思考，遷移其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)性知識，一并用來解決項目學(xué)習(xí)中遇到的問題。這就是“立學(xué)課堂”倡導(dǎo)的將學(xué)生放在“課堂的中央”，使學(xué)生在“學(xué)中立”。

在“制作秋天的最后一支雪糕”項目探究中，學(xué)生雖然喜歡吃各式各樣的雪糕，但是很少有人親自參與制作過雪糕，缺少動手制作的生活經(jīng)歷。為了讓學(xué)生成為科學(xué)課堂的主人，我設(shè)計創(chuàng)設(shè)了真實的生活情境：展示豐富多彩的雪糕圖片，引發(fā)學(xué)生情感的共鳴，讓學(xué)生說出自己最喜歡吃的雪糕口味，由此觸發(fā)本課的項目探究：如何制作雪糕？制作雪糕需要哪些材料？制作雪糕最關(guān)鍵的條件是什么？

項目的開設(shè)貼近學(xué)生的生活實際，討論的問題能激發(fā)學(xué)生主動探究的欲望。這幾個問題可引導(dǎo)學(xué)生初步思考：在沒有冰箱這一硬件設(shè)施的前提下，如何在科學(xué)課上制造出較低的溫度，探究制作雪糕的可行性。大多數(shù)小學(xué)生雖然并未制作過雪糕，但是對溫度的感受是比較直接的，學(xué)生首先提出了制作雪糕最關(guān)鍵的條件是需要較低的溫度。他們說出了很多制造較低溫度的方法：干冰降溫、液氮降溫、冷庫降溫等等。而此時我讓他們觀察教室四周，能不能發(fā)現(xiàn)他們需要的制冷設(shè)備，很顯然學(xué)生找不到。

有制作雪糕的需求，但是又不給學(xué)生提供制冷的設(shè)備，學(xué)生陷入認(rèn)知瓶頸。此時我拿出生活中最普通的碎冰，讓他們討論能不能用冰塊降溫來制作雪糕。冰塊的溫度很低，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為應(yīng)該可以為制作雪糕創(chuàng)設(shè)適宜的溫度條件。在充分討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組進行制作雪糕的初步嘗試。學(xué)生按照自己設(shè)計的實驗來選擇實驗器材，進行分組實驗。我則饒有興趣地加入他們的隊伍，和他們一起觀察，聽取每一小組的不同見解。初步嘗試結(jié)束，我請小組派出代表到前面來匯報，學(xué)生踴躍述說著自己觀察到的實驗現(xiàn)象，并且一致肯定冰塊雖然能降低溫度，但是這個溫度只能降到0 攝氏度左右，不能使雪糕溶液凝固。所以學(xué)生初次嘗試制作雪糕宣告失敗。

在創(chuàng)設(shè)真實情境時，小學(xué)科學(xué)教師要尊重學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗，不能想當(dāng)然地提出脫離學(xué)生認(rèn)知水平的問題，否則難以順利發(fā)布項目任務(wù)，不利于構(gòu)建“立學(xué)課堂”。在學(xué)生初步嘗試的過程中，他們討論得出的實驗方案、觀察到的實驗現(xiàn)象、得到的實驗結(jié)果，包括遇到的實際問題，都是屬于他們自己的，他們就站在課堂的“中心”，是課堂真正的主人。

二、組織學(xué)生參與項目分析活動，設(shè)計項目實施方案

在開展項目操作活動之前，小學(xué)生應(yīng)圍繞項目主題設(shè)計探究方案，在項目學(xué)習(xí)單中寫明解決問題的方式方法，并在此過程中將科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程知識整合為一體，遷移各學(xué)科知識中有利于完成項目任務(wù)的關(guān)鍵知識，從而真正成為學(xué)習(xí)的主人，在項目實踐中立學(xué)。為此，待學(xué)生順利進入真實的問題情境后，小學(xué)科學(xué)教師便可督促學(xué)生參與項目分析活動，使得學(xué)生能以小組合作的形式共同探究操作原理、設(shè)計項目實施計劃，切實優(yōu)化學(xué)生的探究行為，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

在“制作秋天的最后一支雪糕”項目探究中，學(xué)生要用溫度計測量裝有冰塊的燒杯內(nèi)部的溫度，以此來驗證冰塊能否制造出較低的溫度。在此期間，他們以小組為單位，由小組長領(lǐng)取項目學(xué)習(xí)單、實驗用品，在小組內(nèi)觀察燒杯外壁所產(chǎn)生的變化，填寫項目學(xué)習(xí)單，記錄實驗觀察結(jié)論。這時，我發(fā)出疑問：“不銹鋼杯子的外壁出現(xiàn)了小水珠，這個水珠從何而來？你覺得這個小水珠與生活中的什么比較相似？你能找出它們之間有哪些相似之處？”通過這一系列問題的回答，學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們竟然制造出了生活中的小露珠。這些露珠是他們自己做出來了，所以他們能很輕松地描述出小露珠是空氣中的水蒸氣遇冷凝結(jié)而成的，根本不需要教師再三去講述原理、再三去強化記憶。這樣得到的知識是牢固的，是構(gòu)建的。

學(xué)生正確認(rèn)識了“露”形成的原因，但是他們制作雪糕的項目實踐卻遇到了困難。是知難而退還是迎難而上呢？學(xué)生全部選擇迎難而上。面對困難，毫不退卻，堅持到底，這種科學(xué)探究精神展現(xiàn)出了“立學(xué)課堂”的“立人”本質(zhì)。

如何制造出更低的溫度是項目實施過程中遇到的最大難題。為了啟發(fā)學(xué)生的思維，我播放了一個“下雪不冷化雪冷”的小視頻，并由此引導(dǎo)學(xué)生自主探究出加速冰塊融化以獲取更低溫度的項目原理。憑借前期的實驗觀察與論證經(jīng)驗，本班學(xué)生認(rèn)為，使用大量的冰塊，并且讓冰塊快速融化可以讓室內(nèi)溫度變得更低。一波三折的課堂、曲折坎坷的探究道路，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的艱辛與挑戰(zhàn)，更讓他們感受到戰(zhàn)勝困難的喜悅與自豪。

三、通過科學(xué)實驗落實項目操作，生成項目探究成果

通過小組合作分析項目實施計劃，讓科學(xué)的思維碰撞出火花，確定解決問題的一般思路，可以讓學(xué)生的邏輯思維變得更加清晰、探究計劃變得更加可行。而在這一階段中，小學(xué)科學(xué)教師要提供良好的動手實踐環(huán)境，使得學(xué)習(xí)小組能積極參與科學(xué)實驗，論證項目猜想，自主解決項目探究問題，從而順利生成項目探究成果。待各小組完成項目實驗論證任務(wù)后，以小組為單位在科學(xué)課上展示項目成果，講解項目探究步驟與具體操作方法，將研討、匯報的活動結(jié)合起來，切實實現(xiàn)“立學(xué)課堂”改革，為提升學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力做好充足準(zhǔn)備。

在“制作秋天的最后一支雪糕”項目探究中，本班學(xué)生憑借自己的生活經(jīng)驗猜測，在冰塊中加入鹽可以加快冰塊的融化速度，而這一猜想是在實際生活中通過閱讀得到的。為了讓各小組驗證這一科學(xué)猜想，驗證加速溶解后能不能得到更低的溫度，我給各小組準(zhǔn)備了鹽、冰塊、電子溫度計。學(xué)生擦拭燒杯外壁的水珠，將鹽加入裝有冰塊的燒杯中并攪拌，使用溫度計測量燒杯內(nèi)部的溫度，觀察燒杯外壁的變化，在項目學(xué)習(xí)單中填寫具體步驟、每一個步驟所產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象。

正是因為STEM 項目式學(xué)習(xí)注重學(xué)生的動手操作探究，所以學(xué)生才能借助實驗檢驗自己的猜想，從而獲得最真實的科學(xué)體驗。這就是南通市“立學(xué)課堂”所倡導(dǎo)的課堂表現(xiàn)形式。隨后各小組在班級內(nèi)展現(xiàn)實驗探究成果，匯報學(xué)生神態(tài)大方、自信，語言描述準(zhǔn)確、到位，他們就是這一節(jié)科學(xué)課上最亮的“仔”。

在描述實驗現(xiàn)象的過程中，學(xué)生說到了燒杯外壁生成了白色冰晶，自然而然，學(xué)生就聯(lián)想到這個冰晶和生活中的白霜比較相似。城市的學(xué)生看到白霜的機會很少，而實驗室里面，他們和白霜零距離接觸。通過圖片的對比，善于觀察的學(xué)生一下子就發(fā)現(xiàn)了杯子外壁的冰晶和大自然白霜的相似之處，在實驗的過程中，他們敏銳地推測出大自然白霜形成的原因。這就是知識的運用和遷移，這就是高效的“立學(xué)課堂”。

接下來，便是本次項目探究的“重頭戲”，即各小組要親自制作雪糕，將雪糕溶液注入模具，將模具放入加了鹽、冰塊的燒杯中，最終成功做出了雪糕。除了展現(xiàn)項目學(xué)習(xí)單、項目成品之外，學(xué)生還可欣賞自己制作的各式雪糕，切實激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其感受到科學(xué)的神奇魅力。接下來，學(xué)習(xí)小組總結(jié)“露和霜”形成的相同和不同之處，從形象的科學(xué)實驗中歸納出抽象的科學(xué)原理，這就是“立學(xué)課堂”注重的科學(xué)知識構(gòu)建過程。

四、進行項目總結(jié)與拓展，讓科學(xué)回歸生活

科學(xué)來源于生活又服務(wù)于生活，科學(xué)知識在生活中的應(yīng)用十分廣泛。在本次項目式探究活動中，學(xué)生運用科學(xué)知識制作出了美味的雪糕。這個項目基于真實的生活情境展開，歷經(jīng)了科學(xué)的探究過程，又回歸于生活。

在項目總結(jié)環(huán)節(jié)，我讓學(xué)生把目光從課堂延伸到生活之中，列舉了印度小哥制作雪糕賺錢的小案例，引導(dǎo)學(xué)生核算項目成本、售賣雪糕的利潤空間等，使得學(xué)生將科學(xué)與數(shù)學(xué)知識結(jié)合起來，并且從課堂學(xué)習(xí)回歸現(xiàn)實生活。

學(xué)生在項目核算中了解了材料價格，了解了制作成本，核算得到這個項目的毛利情況，再進一步核算人工成本，從而了解社會生活現(xiàn)狀，體會到生活的艱辛與不易?？茖W(xué)課堂和遙遠的生活實際其實有著千絲萬縷的聯(lián)系，科學(xué)“立學(xué)課堂”讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更貼近生活。

總而言之，STEM 教育理念追求的是提高學(xué)生利用各學(xué)科知識解決現(xiàn)實問題的能力，并且使得學(xué)生具備創(chuàng)新素養(yǎng)、實踐素養(yǎng)與學(xué)習(xí)素養(yǎng)，真正為學(xué)生的終身發(fā)展做準(zhǔn)備。為此，小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)在STEM 教育理念的引領(lǐng)下構(gòu)建“立學(xué)課堂”，使得學(xué)生能以自主姿態(tài)參與項目設(shè)計與分析論證活動，切實提高學(xué)生的科學(xué)探究與動手創(chuàng)新能力，促使學(xué)生樹立正確的探究意識，優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，促進學(xué)生良好科學(xué)素養(yǎng)的形成與發(fā)展。