小學科學教學中STEM活動的推進策略

□舒俊波

小學科學教學中STEM活動的推進策略

□舒俊波

STEM活動有助于學生科學素養(yǎng)的提升，有助于融合課內外活動，有助于提高教師教學水平。嘗試從解讀小學科學教材入手，梳理STEM活動目錄；把STEM活動滲透到各種項目中，豐富活動內容；利用多方資源，籌備STEM活動素材；落實分步規(guī)程，指引STEM活動方法。在小學科學教學中開發(fā)STEM活動，幫助學生實現(xiàn)深層次的學習，并提高教師的教學水平。

小學科學STEM活動科學探究

STEM代表科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數(shù)學（Mathematics）。以“解決問題、邏輯思考、批判性思考和創(chuàng)造力”為核心的科技理工素養(yǎng)，將成為兒童跟上時代發(fā)展的必備能力。STEM所有元素在小學科學課程標準的理念中均有體現(xiàn)，在科學、技術、工程、數(shù)學相互支撐、相互補充、相互碰撞中，實現(xiàn)深層次的學習，促進兒童各方面發(fā)展。

STEM教育是一種綜合教育，需要科學教師把該活動的四項基本因素有序組合在一起，在原有探究活動的基礎上，加入STEM相關元素，使學生明確活動目標，掌握活動方法，形成相關能力，最終推進STEM活動順利開展。

一、解讀科學教材，梳理活動目錄

教材是學生開展各種STEM活動的依據(jù)，通過對教材的整理和分析，依據(jù)學生身心發(fā)展特點，整合相關活動，梳理出STEM活動的基本目錄。

（一）基于課程標準，明確STEM活動之“面”

課程標準是教學的指導性文件，課程標準指示了STEM活動的根本方向。STEM活動的確定必須符合學生發(fā)展特點，圍繞學生發(fā)展展開。兒童正處于認知發(fā)展的具體運算階段，并正在向抽象運算轉變，在守恒、分類、排序和處理空間概念方面有了顯著提高，思考問題的抽象性和整體性都得到了顯著提高。根據(jù)課程標準的要求，遵循學生發(fā)展規(guī)律，制定STEM活動的主體部分。

（二）基于單元設置，梳理STEM活動之“線”

小學科學的單元設置主要圍繞生命世界、宇宙世界、物質世界三個方面展開。動植物單元比較適合觀察和記錄，運動和力則需要利用數(shù)據(jù)分析，進而得出結論。根據(jù)單元設置和探究內容標準，進一步確定STEM活動。猜測和結論互相呼應，記錄和數(shù)據(jù)分析雙管齊下，會讓STEM活動的方向性更強，更為細化和系統(tǒng)。

（三）基于教材編排，落實STEM活動之“點”

教材是教師進行教學的具體依據(jù)，也是學生獲得系統(tǒng)知識、發(fā)展智力的重要工具，教材中的相關知識前后呼應，互為鋪墊。根據(jù)教材內容和課堂實踐，積累STEM活動的典型課例，是STEM活動研究行之有效的方法。在教材編排和典型課例的共同影響下，STEM活動可以落實到點，具有更強的可操作性。通過典型課例的實踐和總結，提煉出針對具體活動的STEM活動。

二、滲透各色項目，豐富活動內容

（一）完善：STEM環(huán)節(jié)的實踐過程

對教學點進行整理和分析，形成一系列可供研究的STEM活動。如將三年級下冊《溫度和溫度計》與五年級下冊《液體的熱脹冷縮》進行整合。三年級學生通過對溫度計的觀察，對溫度計的結構和原理有了初步了解，能用溫度計來測量各種物體的溫度。五年級學生對各種物體熱脹冷縮的原理有了更深一步的了解，并且進一步了解溫度計的原理。在此基礎上，設計STEM活動，讓學生嘗試做一個溫度計。做一個溫度計既要對溫度計的結構有所了解，又要理解其工作原理，遷移教材設計的STEM活動，在溫習舊知識的同時學習新知識。

（二）尋找：STEM內涵的課程資源

從必修課程、選修課程入手，豐富STEM活動內容。對小學各個課程的教材進行梳理，尋找符合STEM活動的教學內容。等量替換概念在小學數(shù)學中反復出現(xiàn)，如人教版小學數(shù)學第七冊中就有所涉及，在小學科學教科版教材六年級上冊《杠桿尺》中也有所體現(xiàn)。通過對其他課程教材的分析，使STEM活動的內容更為豐富，開拓學生視野，提升活動效率。找出數(shù)學和科學之間的聯(lián)系，把數(shù)學和科學融合在一起，衍生STEM活動。使得STEM活動能很容易地被學生接受，開展的效果也更好。

（三）演變：STEM特質的校園活動

把STEM活動與校園常規(guī)活動結合起來，把純粹的玩樂轉變?yōu)榭茖W探究活動，在提升效率的同時，也減輕教師的負擔，使STEM活動可持續(xù)發(fā)展。教師在教學教科版小學科學《制作我們的小賽車》一課時就可以與科技比賽活動緊密結合在一起。科技比賽講究低碳環(huán)保，讓學生利用廢棄物品做成賽車，然后利用自制賽車進行比賽，通過考核車輛的設計、行駛、結構等進行評比。STEM活動和小隊活動結合在一起，可以把純粹的玩樂轉變?yōu)榭茖W探究活動，豐富活動的內涵，提升活動的趣味。

三、利用多方資源，籌備活動素材

（一）規(guī)劃步驟，素材收集未雨綢繆

在活動開展前，對活動進行整體規(guī)劃，整合STEM活動，使活動變得更為精致，對素材進行合理簡化。根據(jù)學生和教師的實驗操作能力，選擇不同的體驗方式，促使素材更有針對性，使活動進程更順暢、更到位。依據(jù)STEM活動的特點，合并探究環(huán)節(jié)，使活動程序變得更為精致，提高活動效率。素材規(guī)劃更為精致化，容易提升材料的使用效率。

（二）簡化環(huán)節(jié)，素材改進精練簡約

針對學生的認知特點，突出其主體部分，弱化環(huán)節(jié)，保證活動順利進行，簡化步驟減少材料，把學生的精力集中在重點環(huán)節(jié)中，素材籌備也更有針對性，確?；顒拥男Ч?。在科學STEM活動中，需要對教學材料進行診斷，根據(jù)不同的教學主題和教學材料，選擇不同的展開方式，使得進程更順暢、更到位。基于學生的基本情況以及實驗結果，對STEM活動的素材進行診斷分析，尋找適合學生活動的最佳教學方式。

（三）明確職責，素材籌備家校合力

在課堂中，通過師生討論確定活動主題和目標，制訂相關計劃，家長負責提供相應的材料保障，同時督促學生及時完成相應的探究和記錄，并給予一定的指導。教師把優(yōu)秀的STEM活動的作品先呈現(xiàn)給學生，讓學生對STEM活動有一個完整的認識。STEM活動耗時較長，需要學生在家完成，家長的有效介入可以幫助學生更好地完成相關活動。把STEM活動與學生課余活動有效結合在一起，在提高學生的積極性的同時，也豐富學生的課余生活。

四、落實分步規(guī)程，指引活動方法

對STEM活動進行合理指導和追蹤，給予學生展示成果的機會，并進行評價，確保真實參與，有所收獲，有所發(fā)展。

（一）合理分工，明晰成員職責

團隊成員分工不合理，則不能形成合力，會阻礙活動的開展。STEM活動的項目分工由學生自行完成，教師根據(jù)活動性質，規(guī)定團隊人數(shù)，如設計保溫杯、熱水器、橋梁等，學生要用幾個小時完成的項目，團隊人數(shù)可以略微多一些。而時間跨度比較長，需要長時間進行觀察的項目，如測量動植物的生長規(guī)律，測量天氣變化的規(guī)律等，則團隊人數(shù)應該少一些，可以要求獨立完成。

（二）關注進程，推進活動展開

布置相應的任務后，教師不能“坐享其成”，需要及時跟進。STEM活動是一個完整且由多個環(huán)節(jié)組成的過程，從對自然事物的觀察和思考開始，提出問題、形成猜測和假設，到設計操作相應地取得證明依據(jù)的數(shù)據(jù)，然后進行分析、總結、評價、交流，最后形成和表達成果。

1.精選問題

第一層次提出一個問題，只需進行提問，發(fā)揮其想象力。第二層次知道哪些問題可以研究，哪些問題很難展開研究。把問題進行羅列，討論問題的可行性。第三層次提出有價值的問題，好問題可以研究并且有價值。

2.重視猜測

對結果的猜測和驗證，是理性思維提升的重要手段。敢猜是猜測意識的第一步。猜想和問題有一定的聯(lián)系，需要明確怎樣的結果可以驗證猜想，怎樣的結果推翻猜想。對猜想進行分析和討論，形成合理的假設。

3.完善計劃

讓學生制訂翔實、可執(zhí)行的計劃，可以促進其對STEM活動有全面的思考和規(guī)劃。通過互相討論，在肯定優(yōu)點的同時提出改進建議，幫助學生完善活動計劃，并讓學生嘗試通過計劃來規(guī)劃下一步的活動內容。

4.強調驗證

無論結果如何，驗證在STEM活動中非常重要，驗證是對探究的反饋過程。經歷失敗后的反思，體驗學習的各種情緒，形成尊重事實、善于質疑的科學態(tài)度。在反思中尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題，真正體現(xiàn)出科學精神。

（三）展示成果，全面呈現(xiàn)效果

無論學生獲得怎樣的成果，教師都需要提供各種契機，讓學生進行展示，并保存其研究成果。展示的模式可以多樣化，可以通過一場比賽，集中展示。也可以舉辦一次發(fā)布會，個別展示優(yōu)秀作品。

1.圖表呈現(xiàn)

表格是學生記錄的工具，也是體驗的工具。在STEM活動中，利用表格對實驗結果進行呈現(xiàn)，效果更佳。在STEM活動中，對原有表格進行修改，對全班的實驗情況做全面了解，選擇有針對性的數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)。

2.導圖呈現(xiàn)

思維導圖使用不同的顏色、線條、符號、詞匯和圖像進行描繪，以一個關鍵詞為中心，遵循簡單、基本的規(guī)則，向外發(fā)散開來，呈樹狀、網狀或放射狀。將各種思維結構以各種直觀、形象和清晰的結構圖示表現(xiàn)出來。

3.作品展示

STEM活動通過作品進行展示最為直接，視覺沖擊的效果也很好。學生經歷STEM活動過程，最終把研究過程以作品的形式展示出來，對知識進行系統(tǒng)整理，對STEM活動進行整體展示。讓學生感受成功，增強學生的學習興趣。

（四）完善評價，多元正面激勵

呈現(xiàn)結果后，對結果的評價非常重要。對STEM活動進行評價需要注意兩個方面：第一是多元，不僅評價活動的結果，對于活動的選題、過程、呈現(xiàn)等各個環(huán)節(jié)都要進行評價。其次是激勵，抓住學生的優(yōu)點或突破點進行評價。

STEM教育是面向世界、面向未來的教育，從這個意義上說，在小學科學課堂中嘗試開展各種STEM活動非常重要。在STEM活動的推進過程中發(fā)現(xiàn)問題，并分析其產生的原因，通過各種手段改進教學，促進STEM活動順利展開，在活動中發(fā)展學生的能力，最終達成發(fā)展學生科學素養(yǎng)的最終目標。通過近一年的嘗試和研究，采取各種相關策略推進小學科學課程中的STEM活動，取得很好的成效。

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（浙江省杭州市周浦小學310024）