小學(xué)科學(xué)課中開展STEM活動(dòng)的方法

胡玨

摘 要：目前STEM教育在小學(xué)教育中的地位越來越受到重視，但是在科學(xué)課程中開展的少之又少。通過分析德國帕紹大學(xué)的課程項(xiàng)目為例，闡述了STEM課程的內(nèi)涵；并通過多個(gè)案例分析在設(shè)計(jì)科學(xué)課程中STEM活動(dòng)應(yīng)該使用的方法。

關(guān)鍵詞：STEM教育；課程內(nèi)涵；方法

一、STEM課程內(nèi)涵

STEM是一種跨學(xué)科的應(yīng)用型方法，它結(jié)合了動(dòng)手做和基于問題的學(xué)習(xí)。STEM課堂上教師圍繞一個(gè)真實(shí)問題，促進(jìn)學(xué)生參與到一個(gè)班級范圍內(nèi)的小組中去開展研究，期間有可能通過面對面的方式、網(wǎng)絡(luò)的方式與校外學(xué)習(xí)支持者、學(xué)習(xí)伙伴開展交流。這種STEM的出發(fā)點(diǎn)將提高學(xué)生對科學(xué)與技術(shù)的興趣，使他們離科學(xué)的本質(zhì)更近。STEM課程的四個(gè)要素包括目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施、評價(jià)。

德國帕紹大學(xué)建立以核心能力為目標(biāo)、以學(xué)習(xí)內(nèi)容為載體、以操作層面方法為主體的三維框架結(jié)構(gòu)。以“環(huán)保型飲食項(xiàng)目”為例，其目標(biāo)和內(nèi)容包括認(rèn)識自我消費(fèi)對環(huán)境的影響和自己的責(zé)任、認(rèn)識環(huán)境變化和消費(fèi)的聯(lián)系、認(rèn)識環(huán)保型飲食的可能性、能夠解釋可能的環(huán)保型飲食。過程就可以分為以下部分：首先，成立一個(gè)團(tuán)隊(duì)；其次，檢索（1）飲食和氣候變化有什么關(guān)系？（2）減少二氧化碳排放的菜肴烹飪；然后，宣傳（1）在學(xué)校組織一天“素食日”，（2）制作消費(fèi)對氣候影響的視頻；最后，制作一個(gè)相關(guān)主題的可移動(dòng)展示，參加城市的氣候日，辦作品展，制訂一份計(jì)劃草圖（信息架、演講文章、預(yù)算、廣告、工作分工等）。

德國帕紹大學(xué)以核心能力為目標(biāo)的拓展課程開發(fā)框架，架起一座理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，能從理論和操作層面指導(dǎo)我國中小學(xué)教師課程開發(fā)，促進(jìn)教師從課程層面開發(fā)教學(xué)內(nèi)容；提升我國中小學(xué)教師的課程開發(fā)意識；幫助教師從能力層面思考活動(dòng)設(shè)計(jì)。既改變了突出知識為本的教學(xué)模式，又避免了過分強(qiáng)調(diào)活動(dòng)，為“活動(dòng)而活動(dòng)”的盲目性。

二、開展好的STEM活動(dòng)的方法

一個(gè)好的STEM活動(dòng)，要以培養(yǎng)學(xué)生解決問題和創(chuàng)新能力為目標(biāo)。不是將科學(xué)與工程、技術(shù)簡單組合起來，而是將零碎的學(xué)習(xí)知識和機(jī)械過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面。

STEM活動(dòng)的方法流程有以下步驟：

（1）生成研究主題：明確我想研究什么？

（2）制訂研究計(jì)劃：確定要檢測和測定的變量，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)資源。

（3）了解自己的研究主題進(jìn)行主題的背景研究：確定因變量和自變量以及研究對象。

（4）撰寫研究方案：撰寫假說，開展預(yù)試驗(yàn)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能，科學(xué)寫作，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全和倫理問題，確定最好的實(shí)驗(yàn)步驟。

（5）準(zhǔn)備并開展實(shí)驗(yàn)：組織實(shí)驗(yàn)記錄本，收集數(shù)據(jù)。

（6）統(tǒng)計(jì)分析：進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)做成表格和圖形，尋找模式。

（7）解釋數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)說明了什么，接受或者推翻假設(shè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在本領(lǐng)域或其他領(lǐng)域是否有價(jià)值。

（8）報(bào)告結(jié)果：撰寫科研論文，設(shè)計(jì)展板或口頭報(bào)告。

三、科學(xué)課程中的STEM活動(dòng)

1.要研讀新課標(biāo)中的STEM教育

2017年2月教育部正式印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，課標(biāo)明確提及學(xué)科關(guān)聯(lián)，其中言明STEM是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

可以明確看出，我國此后的STEM概念強(qiáng)調(diào)在于跨學(xué)科、項(xiàng)目制學(xué)習(xí)以及解決問題這三個(gè)特點(diǎn)，將區(qū)別于國外強(qiáng)調(diào)理工科、以及單科教學(xué)也被稱為STEM的若干種解釋，我國將更強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

2.要突破學(xué)科界限和內(nèi)容限制

目前的科學(xué)教材中每個(gè)單元都對應(yīng)于一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，教師在開展STEM活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)容易受到學(xué)科界限和學(xué)科內(nèi)容的限制。

打破學(xué)科界限往往能取得更好的效果，如“制作1朵花”的活動(dòng)，屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，但如果將其改為“制作1朵能自動(dòng)打開的花”，就融入了物質(zhì)領(lǐng)域中的“力與運(yùn)動(dòng)”，增加了工程設(shè)計(jì)的比重。隨著世界各國對“工程設(shè)計(jì)”的強(qiáng)調(diào)，科學(xué)教師開展一些設(shè)計(jì)類的STEM活動(dòng)，如利用LED燈設(shè)計(jì)一種實(shí)用的工具、設(shè)計(jì)一張有意義的賀卡等。這樣不僅能融合科學(xué)、工程與技術(shù)，更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

3.要安排適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)時(shí)間

例如，一個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)镾TEM活動(dòng)后，涉及的范圍面更廣，如將“溫度怎樣影響球的彈跳”這個(gè)探究活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭绾问骨驈椀酶摺钡腟TEM活動(dòng)之后，就要考慮像地面的軟硬程度、拍打的力度、球的充氣量等多個(gè)因素，而不僅僅考慮溫度這一個(gè)因素。

再如，“如何將火箭發(fā)射更遠(yuǎn)”這一課題，火箭射程的遠(yuǎn)近和發(fā)射角度、火箭機(jī)翼數(shù)量及形狀、火箭重量等因素有關(guān)，如果給學(xué)生的限制條件太多，甚至直接要求學(xué)生探究其中一個(gè)條件，將大大減少對學(xué)生工程技術(shù)素養(yǎng)的鍛煉，最終會(huì)流于形式而效果不佳。但是利用一節(jié)課的時(shí)間展開這么多因素的探究，在教學(xué)時(shí)間上是不允許的，也無法找出最佳的制作射程最遠(yuǎn)的火箭。

因?yàn)镾TEM活動(dòng)關(guān)系到工程學(xué)方面的系統(tǒng)化過程，一般將1個(gè)STEM活動(dòng)拆分為幾個(gè)課時(shí)來開展，像尋找解決方案和展開討論，開展實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行調(diào)整，展示與交流等，可以用多個(gè)課時(shí)來研究。或者是讓學(xué)生利用1周或幾周的時(shí)間思考方案或完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，最后在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或展示交流。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦建軍.從STEM整體教學(xué)觀的角度談中小學(xué)技術(shù)教育[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013.

[2]葉兆寧.融合：實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效策略[J].中國科技教育，2013.

編輯 孫玲娟endprint