STEM在小學科學教學中的實踐研究

黃凱

STEM教育源于美國，STEM是科學、技術、工程和數(shù)學四門學科的簡稱。STEM教育并不是科學、技術、工程和數(shù)學教育的簡單疊加，而是強調多學科的交叉融合，將四門學科內容組合形成有機整體，以更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。

近年來，我國STEM教育也是遍地開花，很多地方開始嘗試進行STEM教學，他們的嘗試給我們科學教育工作者積累了寶貴的經驗。作為一名小學科學教師，筆者也在自己的小學科學教學中進行了STEM教育的嘗試，實際教學中我深深感到STEM教育在課程選擇、材料準備、教學方式等方面較以往的傳統(tǒng)科學教學有很大的改變，對于提升孩子的科學素養(yǎng)居功至偉。

一、課程綜合化，選擇多樣化

在小學科學教學中，我們將技術、工程、數(shù)學知識整合到小學科學教學中，實現(xiàn)課程綜合化，同時給學生自由選擇權，選取自己感興趣的內容進行教學。

1.課程綜合化

課程綜合化是指在小學科學教學中，有機整合技術、工程、數(shù)學知識，并在教學中發(fā)展學生的數(shù)學、語言、技術等方面能力。以《小小建筑師》這一STEM方案為例，就整合了技術、工程、數(shù)學等方面知識，學生可以在輕松愉悅的學習中收獲知識，發(fā)展能力。

《小小建筑師》教學內容是讓學生探究不同結構建筑材料的特點，圍繞如何使結構更加穩(wěn)固開展設計與技術的教學活動。這是一個科學和技術交織在一起的案例，結構的穩(wěn)固性中既有科學原理，又蘊含著工程設計和操作技術。在活動中，學生首先探索三角形和正方形的特點，嘗試加固正方體和立方體，了解結構的對稱性和穩(wěn)定性，理解三角形是一種穩(wěn)定的結構，理解結構的穩(wěn)固性與結構的形狀、所用材料的材質、連接的方式等有關。最后通過設計和制作搭建建筑，運用三角形的穩(wěn)定性，探索建筑物的穩(wěn)固性。結構的穩(wěn)固性是一條有效的線索，它連接著與穩(wěn)固性和結構相關的科學原理和工程技術。在這一活動中，學生不僅學習了數(shù)學方面關于幾何形狀的有關知識，還學習了工程方面的關于結構材質、連接方式等知識，最重要的是，學生最終建立了自己的“城堡”，學習變得如此的快樂。

2.選擇多樣化

在STEM課程選擇上，教師應該給予學生更多的選擇權，同時教師也應該從生活中遴選最恰當?shù)淖钸m合兒童探究的活動主題。有的STEM項目還把教育內容游戲化，將基于探索和目標導向的學習嵌入游戲中。比如，《搭紙橋》的活動中，學生就好像在游戲中完成學習任務。在游戲開始，學生可以擁有更多的自主選擇權，他們可以選擇自己的合作伙伴，可以選擇合適的材料，甚至可以選擇自己喜歡的橋的樣式。正因為孩子擁有了那么多選擇權，學生在探究中才更投入，活動效果才會更佳。

二、材料準備生活化、專業(yè)化

在STEM教育中常常需要大量的材料，如何恰當、科學地準備材料也是科學教師必須要考慮的問題。

1.材料選擇生活化

選擇生活化探究材料作為STEM活動材料，主要是因為這些材料取材方便，來源廣泛，種類豐富，在彌補現(xiàn)有材料不足、豐富探究活動、把活動拓展到課外方面，能發(fā)揮積極作用。同時材料的收集可以讓學生來參與完成。學生在收集材料的過程中，會提前進入相關思維活動，提高參與活動的積極性。

例如，在教學教科版小學科學六年級上冊《工具與機械》單元時，我設計了STEM活動，利用簡單機械制作一個玩具。所需器材全部由學生完成?；顒又?，學生帶來了豐富多樣的材料：有家里拆舊下來的軸承，有自己玩的樂高玩具里的齒輪，還有自己用瓶蓋制作的滑輪等等，學生利用這些材料設計出多種多樣的玩具，對簡單機械的性質作用有了更深入的了解。

2.材料選擇專業(yè)化

STEM教育活動中往往會用到一些專業(yè)化的工具和材料，如目前廣受關注的3D打印機、開源電路板等，還需要一些用來支持或指引擴充思維過程的認知工具，如Scratch可視化程序設計工具、概念圖工具、SPSS數(shù)據(jù)分析工具、網(wǎng)絡溝通工具、三維建模工具等。這些專業(yè)工具材料以及軟件的使用對于廣大科學教師來說既是挑戰(zhàn)，又是福音，它意味著科學教師既可以運用這些新技術工具，又要不斷地學習使用新工具，掌握這些新的技術手段。

另外，為了適應人們對STEM教育的需要，許多教具生產廠家也推出了一系列的STEM課程材料包，教學時，教師也可以選擇合適的材料包使用，這樣可以節(jié)省出大量時間運用到教學環(huán)節(jié)的設計上，確保有好的教學成效。

三、教學方式學生中心化，評價多元化

1.教學方式學生中心化

STEM提供了學生動手做的學習體驗，學生應用所學的數(shù)學和科學知識應對現(xiàn)實世界問題，創(chuàng)造、設計、建構、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。因此，STEM教育必須以學生為中心，注重學生的體驗，讓學生在參與、體驗中不僅獲得結果性知識，還習得蘊含在項目問題解決過程中的過程性知識。這種在參與、體驗中習得知識的方式對學生今后的工作和生活的長遠發(fā)展會產生深刻影響。

當然STEM教育重視學習者學習主體地位的同時，也不能忽視教師的指導作用。STEM教師既需要保持對各個教學環(huán)節(jié)的控制、管理、幫助和指導，又需要從課堂主角變?yōu)槟缓髮а?，成為學生意義建構的幫助者、促進者。

2.評價方式多元化

STEM教育的評價過程應該改變以往單一的評價方式，強調多元評價主體、形成性評價、面向學習過程的評價。

為了在STEM教育活動過程中更好地達到教學目標，教師要注重評價方式的多元化，需要在教學過程中不斷進行形成性評價。通過使用量表、行為觀察和知識測驗等形式了解學生階段性的教學成果和存在問題，及時對STEM活動方案進行修改、完善。在活動關鍵階段或者活動完成時，我們也可以采用總結性評價以檢驗學習效果是否達到預期的教學目標。STEM教學側重于培養(yǎng)學習者解決實際問題的能力，比傳統(tǒng)的紙筆測試更加靈活多樣，并關注學習者的真實能力。

應該說，對于STEM教育我只是個“小學生”，所做的只是一般性的嘗試，要真正發(fā)揮STEM教育的長處，科學教師還應該多下功夫把科學、技術、工程、數(shù)學這四種彩線，交織在一起，融合在一起，才能織出絢麗的畫卷。

【作者單位： 淮安市實驗小學 江蘇】