在小學(xué)科學(xué)課程中引入STEM教育思想

劉小龍

近年來，STEM教育已經(jīng)成為美國教育發(fā)展的重要趨勢，并且被美國聯(lián)邦政府反復(fù)強(qiáng)調(diào)政府人才計(jì)劃在創(chuàng)新教育中的地位，不斷加大科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的投入，培養(yǎng)學(xué)生科技理工素養(yǎng)。2017年2月，中國教育部發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的通知，在《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施建議部分，第五點(diǎn)明確提及學(xué)科關(guān)聯(lián)建議，其中言明對STEM的解釋：科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）與數(shù)學(xué)（mathematics），即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)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由此可見，STEM教育的重要性。

轉(zhuǎn)換觀念，實(shí)施STEM教育

STEM教育是一種項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，它是以問題解決為導(dǎo)向的課程組成形式，有利于培養(yǎng)孩子的創(chuàng)新能力。一位STEM教育專家舉過一個縫制沙包的案例，讓我感受頗深。在我們傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，在縫制沙包前，老師通常會引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：如何裁剪？如何縫合？如何收針？怎樣封口？教師在引導(dǎo)思考后，學(xué)生操作，基本萬無一失，人人成功，但你有沒有發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們縫制的沙包都一樣嗎？何談創(chuàng)新能力的培養(yǎng)呢？學(xué)生的思維僅僅停留在如何制作沙包上。而另一位老師則以問題式開場：沙包干嘛用？需要哪些材料？如何做？扔一扔？這種學(xué)習(xí)方式第一步就讓學(xué)生探討沙包的功能，并根據(jù)作用來選擇合適的材料，為了讓沙包丟的更遠(yuǎn)，在制作時就要融合力學(xué)原理、材料工藝等方面，制作完成后扔一扔，測一測投擲的最遠(yuǎn)距離……這是一個檢測反饋的過程，如果發(fā)現(xiàn)問題，對我們的過程進(jìn)行反思與調(diào)整。這才是一種以解決問題為導(dǎo)向的課程。同樣的內(nèi)容，用了不同的教學(xué)理念就會產(chǎn)生不同的收獲。第一種做法，學(xué)生學(xué)會了做沙包，可是如果換成做房子、桌子等就是新內(nèi)容了，就得從頭學(xué)起。第二種教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)到了技術(shù)的思想，邏輯思維和理性思維，在遇到新問題時，就能舉一反三，觸類旁通了。

在一次STEM教學(xué)研討中，這次的內(nèi)容是建造一個小木屋，任務(wù)要求：占地面積不小于6平方分米，屋面不漏雨。到了搭建屋面環(huán)節(jié)，老師引導(dǎo)學(xué)生思考如何搭建屋面，經(jīng)過九牛二虎之力，引導(dǎo)學(xué)生得出一種相對合理的方法，但課堂氣氛低沉。在搭建好后，出現(xiàn)了跟丟沙包一樣的情況，學(xué)生鋪設(shè)屋面的方法完全一樣，其結(jié)果也是令人高興的，都不漏雨。可是，思考整個過程，學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)在哪兒呢？我們是不是可以這樣調(diào)整：搭屋面的目的是什么？用什么材料合適？怎樣鋪設(shè)不漏雨？試一試鋪設(shè)，鋪設(shè)好后自己用水檢測一下，整個過程老師以問題式引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生嘗試，在討論制作過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這樣更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如果指導(dǎo)學(xué)生按部就班地完成一件事情，顯然學(xué)生創(chuàng)造力表現(xiàn)就會比較低。如果要培養(yǎng)學(xué)生更多的創(chuàng)造力，就要給學(xué)生更多的自由、做主的機(jī)會，給他更多的空間。

任務(wù)驅(qū)動，實(shí)施STEM教育

在美國的STEM教育課堂中，老師往往會將一個具象的項(xiàng)目任務(wù)融入到教學(xué)方法中，在這個過程中，穿插主題課程，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分運(yùn)用課本中的抽象知識，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，解決真實(shí)世界的實(shí)際問題。在這個教學(xué)過程中，我們應(yīng)該有明確的項(xiàng)目任務(wù)，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)相關(guān)的多個科學(xué)主題。

在《建造一個小木屋》一堂課第一課時，老師就拋出任務(wù)：要建造一個小木屋，我們得先設(shè)計(jì)一個小木屋圖紙，提出設(shè)計(jì)具體要求后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)，充分挖掘?qū)W生的潛概念，然后進(jìn)行匯報，并發(fā)現(xiàn)問題，如缺少數(shù)據(jù)、沒有畫直線等，然后根據(jù)圖紙的基本要求，進(jìn)行一稿、二稿、三稿的修改，每次修改總有明確的任務(wù)。以這樣的任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生一次次接受新的挑戰(zhàn)，興趣越發(fā)濃厚。在上面的任務(wù)中， 學(xué)生們不但學(xué)會了設(shè)計(jì)小木屋，而且學(xué)會了設(shè)計(jì)小凳子、小桌子。整個教學(xué)過程，實(shí)際上就是一個培養(yǎng)個性化、創(chuàng)新思維能力的完整過程。根本上來說，創(chuàng)新是一個鼓勵“從全新角度發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并通過親手實(shí)踐，不斷犯錯、不斷修正、不斷假設(shè)、不斷驗(yàn)證，最終創(chuàng)造性地解決問題”的過程。

開放與嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)施STEM教育

STEM課程是開放的，小學(xué)科學(xué)教學(xué)又是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模覀円鋵?shí)小學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，其中比較關(guān)鍵的是科學(xué)思維，科學(xué)思維兩個重要的品質(zhì)是嚴(yán)謹(jǐn)性與開放性。對于小學(xué)生而言，我們是將開放性放在優(yōu)先位置，還是嚴(yán)謹(jǐn)性放在優(yōu)先位置呢？我們是先保證學(xué)生不出錯，讓學(xué)生將所有事情想明白，然后開始做，還是通過簡單的思考先做起來，老師引導(dǎo)你的思維打開，再打開，你能想到什么？你玩吧，你做吧，做完之后回頭想想做得過程中是不是需要改良的。當(dāng)然，最終的目標(biāo)，我們是讓開放性與嚴(yán)謹(jǐn)性得到最好的相容。處理好開放性與嚴(yán)謹(jǐn)性，能促進(jìn)小學(xué)科學(xué)的STEM教育。根據(jù)小學(xué)生年齡特點(diǎn)，應(yīng)該首先發(fā)展學(xué)生的開放性思維，然后在實(shí)施活動中，注意科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

在小學(xué)科學(xué)課中，實(shí)施STEM教育，讓學(xué)生體會到“動手”的成功和樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習(xí)慣，鍛煉學(xué)生的思維能力，保證他將來的可持續(xù)性發(fā)展。

（作者單位：江蘇省如皋市安定小學(xué)）