利用STEM教育理念和方法培養(yǎng)學(xué)生的探究能力初探

張旭麗

摘要：2017年2月，教育部頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對科學(xué)教師的教學(xué)提出了新要求。新課標(biāo)指出，小學(xué)科學(xué)是一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性課程，其基本理念是面向全體學(xué)生、倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)、保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲，突出學(xué)生的主體地位，實(shí)施的主要形式是探究活動(dòng)。文章按照新課標(biāo)的要求，結(jié)合STEM教育理念和方法，對培養(yǎng)學(xué)生探究能力的教學(xué)方法進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：STEM教育;理念;探究能力

近年來，受STEM教育推廣之風(fēng)的影響，不少教師開始在教學(xué)中實(shí)施STEM教育，其包含知識和技能、探究方法和能力等方面的教育，是一種以解決現(xiàn)實(shí)問題為主的大概念科學(xué)教育。在新課標(biāo)理念的指導(dǎo)下，實(shí)施STEM教育理念和方法培養(yǎng)學(xué)生探究能力，會碰撞出什么樣的火花呢？筆者將結(jié)合教學(xué)實(shí)踐闡述自己在科學(xué)教學(xué)上的一些做法。

一、創(chuàng)設(shè)情境，喚起探究欲望

蘇霍姆林斯基說：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者，而在兒童的精神世界中，這種需要?jiǎng)t特別強(qiáng)烈?！倍鴥和奶骄坑切枰處熑ケＷo(hù)和持續(xù)激發(fā)的?！翱茖W(xué)”學(xué)科本身具備引人探索的氣息，在教學(xué)中，教師要善于激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生，將好奇心轉(zhuǎn)化成學(xué)習(xí)科學(xué)的內(nèi)在動(dòng)力。

例如在四年級下冊《電路出故障了》的教學(xué)中，筆者選擇創(chuàng)設(shè)情境的方式導(dǎo)入新課。由于上一節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)了《簡單電路》，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了簡單電路的連接方法，那么在本課學(xué)習(xí)時(shí)，筆者為每個(gè)小組準(zhǔn)備了不同“故障”的電路元件，以小競賽的方式讓學(xué)生先進(jìn)行點(diǎn)亮小燈泡的電路連接實(shí)驗(yàn)，有些小組很快就能連接好，但是他們發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，于是學(xué)生產(chǎn)生疑問，筆者以此展開新課的教學(xué)。帶著疑問的學(xué)生對本課內(nèi)容興致極高，他們的探究欲被激發(fā)，學(xué)習(xí)效果較好，學(xué)生自己動(dòng)手探究原因，將知識內(nèi)化，牢牢掌握。

其次，教師課前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，聯(lián)系實(shí)際生活場景，促使學(xué)生盡快進(jìn)入角色并產(chǎn)生探究欲望。如在二年級上冊《各種各樣的天氣》學(xué)習(xí)中，筆者先播放臺風(fēng)“山竹”的視頻，激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生體會天氣對我們生活所產(chǎn)生的影響。教師以此提問，除了臺風(fēng)大家還認(rèn)識和了解哪些天氣呢？這些天氣有時(shí)怎樣影響我們的生活的呢？由一系列問題引起學(xué)生的探究熱情。

二、立足學(xué)情，實(shí)施分段探究

新課標(biāo)將小學(xué)階段的科學(xué)學(xué)習(xí)劃分為三個(gè)學(xué)段，對同一主題、同一概念，根據(jù)學(xué)情特點(diǎn)給出不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)和具體內(nèi)容要求，這使小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)水平及實(shí)驗(yàn)操作能力呈現(xiàn)螺旋式上升趨勢。因此，同一個(gè)主題的內(nèi)容，面對不同學(xué)段的學(xué)生，科學(xué)教師必須清楚和準(zhǔn)確把控在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該怎樣教，教到什么程度。

以一年級上冊第一單元《植物》與三年級上冊第一單元《植物》為例。一年級的《植物》單元利用種植植物貫穿整個(gè)單元，讓學(xué)生在動(dòng)手種植植物的過程中感知植物是“活”的，它們會慢慢長大，在成長中需要水分和陽光，強(qiáng)調(diào)一年級的學(xué)生能夠在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中用語言初步描述觀察到的植物的特點(diǎn)。而三年級的《植物》單元?jiǎng)t對學(xué)生提出了較高的要求，需要學(xué)生通過觀察、記錄、思考、比較和探究等一系列實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來認(rèn)識植物的特點(diǎn)，總結(jié)出植物的共性。

三、突出主體，嘗試探究學(xué)習(xí)

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)是學(xué)生自己的事，他人無法替代。突出主體，具體表現(xiàn)為自主學(xué)習(xí)。但自主學(xué)習(xí)不是指完全交由學(xué)生自主進(jìn)行，對于低年段學(xué)生而言，完全自主還是較難的，因此，根據(jù)學(xué)情特點(diǎn)可以分為：低年段為指導(dǎo)性學(xué)習(xí)，中年段為引導(dǎo)性學(xué)習(xí)，高年段為自主性學(xué)習(xí)。突出學(xué)生主體，使學(xué)生經(jīng)過獨(dú)立思考，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，教師在課堂上只要適當(dāng)引導(dǎo)和答疑，激發(fā)學(xué)生形成自主探究的興趣，讓學(xué)生去嘗試探究學(xué)習(xí)。

在五年級上冊《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)（一）》的教學(xué)中，學(xué)生在思考、討論和交流中得出了影響種子發(fā)芽的不同因素：水、陽光、空氣、溫度……學(xué)生學(xué)習(xí)完對照實(shí)驗(yàn)后，筆者不指定學(xué)生去探究驗(yàn)證哪個(gè)因素是種子發(fā)芽所必需的條件，而是由學(xué)生自主選擇，選取他們自己最感興趣的一種或多種因素進(jìn)行自主探究，和學(xué)生約定好下一周帶上自己的探究結(jié)果，一起交流和總結(jié)。由于學(xué)生能自主選擇，探究興趣較強(qiáng)，大部分學(xué)生都能嘗試探究自己選定的因素去研究種子發(fā)芽所需要的條件。

四、重視引導(dǎo)，提高探究能力

突出學(xué)生的主體地位是新課標(biāo)的基本理念之一，但是凸顯學(xué)生自主性不等于放任不管，任由學(xué)生無邊無際地探究，而是需要教師在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候及時(shí)引導(dǎo)，在潛移默化中提高學(xué)生的探究能力。由于知識水平有限，加之小學(xué)生天性好玩，注意力易分散，所以在科學(xué)課的教學(xué)中，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可能會出現(xiàn)學(xué)生偏移學(xué)習(xí)目標(biāo)的情況，這時(shí)教師要巧妙地將其糾回科學(xué)的探究軌道上來。

在三年級下冊《磁極的相互作用》的教學(xué)中，教師將兩塊條形磁鐵與實(shí)驗(yàn)“小車”交給學(xué)生，因兩塊磁鐵的相互排斥性質(zhì)出現(xiàn)磁鐵懸浮狀態(tài)，學(xué)生的注意力全部集中在創(chuàng)造各種懸浮姿勢上卻忽略了探究磁極的相互作用。見狀，筆者向?qū)W生出示了磁懸浮列車的照片，引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手探究原理。學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識了磁鐵的兩極，教師提問學(xué)生猜測兩塊磁鐵的磁極相互靠近的情況，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手試一試，探索磁極之間的相互作用：是相互吸引還是相互排斥？

五、倡導(dǎo)跨科，延伸探究范圍

科學(xué)并不是能與其他學(xué)科區(qū)別開而獨(dú)立存在的學(xué)科。從生活走向科學(xué)課堂，從科學(xué)課堂走向現(xiàn)實(shí)生活，我們倡導(dǎo)的是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，以適應(yīng)日新月異的現(xiàn)代社會生活。

在六年級上冊《用紙?jiān)煲蛔皹颉薄返慕虒W(xué)中，筆者明確要求：在規(guī)定的時(shí)間里，用一張報(bào)紙，少量的膠帶建造一座“橋”。要求橋的寬度大于10厘米，能跨越35厘米寬的“峽谷”，能承載200克重的“車輛”。學(xué)生根據(jù)要求開始在小組探討交流造“橋”要考慮的問題，如：怎樣增強(qiáng)橋的抗彎曲能力？經(jīng)過激烈的討論后，小組成員確定“橋”的設(shè)計(jì)方案，畫出設(shè)計(jì)簡圖并開始建造。規(guī)定時(shí)間到，分小組進(jìn)行測量和實(shí)驗(yàn)“橋”是否達(dá)到任務(wù)的要求。由組長介紹評價(jià)小組建造的“橋”的長、寬尺寸，承重能力;造橋過程中應(yīng)用了哪些科學(xué)知識;學(xué)生遇到了什么困難，他們是怎樣克服的，可以怎樣改進(jìn)等。在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中，融合了數(shù)學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)等多學(xué)科知識，該活動(dòng)旨在讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)科學(xué)。在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中，學(xué)生通過完成帶有技術(shù)目標(biāo)的任務(wù)，提高解決技術(shù)問題的能力和技術(shù)設(shè)計(jì)的能力，包括確定一個(gè)簡單的問題，提出解決的方案、實(shí)施提出的解決方案，對作品和設(shè)計(jì)的評價(jià)，針對問題或設(shè)計(jì)和解決方案進(jìn)行交流，增強(qiáng)對科學(xué)與技術(shù)的理解。

STEM教育從形態(tài)上講不是一門課程，而是一種以分析解決現(xiàn)實(shí)問題為載體，以動(dòng)手實(shí)踐和體驗(yàn)學(xué)習(xí)為途徑的教育方式，而這是我們在科學(xué)教學(xué)中可以引用的理念和方法。新課標(biāo)呈現(xiàn)新理念，新理念需要新探究，新探究提出了新要求，要求科學(xué)教師提高對科學(xué)本質(zhì)和新理論的理解，增強(qiáng)自身探究能力和實(shí)踐能力，增強(qiáng)課程意識，促進(jìn)課程建設(shè)等。

總之，教師要準(zhǔn)確理解和掌握新課標(biāo)的要求，不斷充實(shí)自身專業(yè)能力，結(jié)合學(xué)校實(shí)際及學(xué)生情況，對教材進(jìn)行再創(chuàng)造，大膽嘗試，精心設(shè)計(jì)，上好每一節(jié)課，不斷反思自己的教學(xué)實(shí)踐，尋找最合適的教學(xué)方法。