小學(xué)低年級(jí)科學(xué)課堂開展STEM融合教育探析

馮松元

【摘要】STEM多學(xué)科融合性教育模式的引入是現(xiàn)代教育理論和實(shí)踐的一大突破，作為培養(yǎng)面向21世紀(jì)具有跨學(xué)科思維能力并同時(shí)具備實(shí)用型和創(chuàng)造型人才的教育理論和教學(xué)方式，以其趣味性、情境性、體驗(yàn)性、跨科學(xué)性等特點(diǎn)，深受各國教師和學(xué)生的歡迎和認(rèn)可。相較于傳統(tǒng)的科學(xué)課堂，STEM課堂更加注重培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維、合作意識(shí)等核心科學(xué)素養(yǎng)。本文以二年級(jí)《做個(gè)小竹筏》一課為例，以低年級(jí)小學(xué)生的視角，探討如何開展STEM融合教育，提高課堂趣味性。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)低年級(jí);STEM融合;科學(xué)課堂

進(jìn)入21世紀(jì)，我國在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域取得長足發(fā)展，特別是在信息技術(shù)、生物技術(shù)、航天技術(shù)以及人工智能等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面，已經(jīng)走在世界前列?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，以科技立國，已成為國家級(jí)發(fā)展戰(zhàn)略。在此大背景下，小學(xué)階段的科學(xué)教育越來越受重視，從一年級(jí)就開設(shè)科學(xué)課程，并隨著與時(shí)俱進(jìn)的STEM教育的引入，已經(jīng)遍地開花、碩果累累。小學(xué)生天性活潑好動(dòng)、好奇心大、求知欲強(qiáng)，傳統(tǒng)說教式和單一式的科學(xué)課堂無法吸引小學(xué)生的注意力，無法激發(fā)小學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和熱情，更無法滿足小學(xué)生對(duì)新鮮事物的求知欲望，極大地局限了學(xué)生的創(chuàng)造力和認(rèn)知力。STEM融合課堂打破了傳統(tǒng)科學(xué)課堂的形式限制和內(nèi)容限制，充分調(diào)動(dòng)小學(xué)生的積極性，抓住他們的注意力，開拓他們的視野，滿足他們的好奇心，讓學(xué)生在愉悅的課堂氛圍中學(xué)習(xí)知識(shí)、增強(qiáng)本領(lǐng)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、STEM教育的目標(biāo)及現(xiàn)實(shí)意義

STEM教育，顧名思義就是指科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的教育，其目的是促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的綜合發(fā)展。通過組織開展STEM教育的，讓學(xué)生能夠在真實(shí)的生活情境中發(fā)現(xiàn)問題和現(xiàn)實(shí)需求，確認(rèn)、澄清背景和條件，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和原理提出假設(shè)，通過數(shù)學(xué)模型建構(gòu)及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行驗(yàn)證，綜合選擇和應(yīng)用工具和材料設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品來解決問題，在解決問題的過程中溝通協(xié)作、批判思考、物化表達(dá)和交流分享，并在此過程中增強(qiáng)探究精神和動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，掌握常見工具的使用和材料的選取，學(xué)會(huì)創(chuàng)意化作品的設(shè)計(jì)與制作，使學(xué)生養(yǎng)成正確的價(jià)值體認(rèn)、積極的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，形成有效的問題解決、個(gè)性化創(chuàng)意物化的意識(shí)和能力。為國家培養(yǎng)適應(yīng)21世界發(fā)展需要的復(fù)合型和創(chuàng)新型高端人才，掌握科學(xué)技術(shù)制高點(diǎn)，促使我國在全球的競爭力大幅度提升。

但受限于小學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)能力，決定了在小學(xué)開展推廣STEM教育必須是基礎(chǔ)性和針對(duì)性的。既要符合時(shí)代發(fā)展的需要，促使小學(xué)生全方面發(fā)展，也要從學(xué)生的實(shí)際能力出發(fā)。實(shí)踐表明，STEM教育可以極力拓展學(xué)生的知識(shí)面，將學(xué)生收獲的知識(shí)與生活實(shí)踐結(jié)合起來，并且轉(zhuǎn)變成相互聯(lián)系探究世界，最終實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)開發(fā)制作應(yīng)用的全過程。所以，STEM教育是對(duì)真實(shí)問題的探究，培養(yǎng)的是小學(xué)生在生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出方案，并通過發(fā)明創(chuàng)造，最終解決問題的能力，培養(yǎng)的是小學(xué)生在自主探究、團(tuán)隊(duì)合作、交流表達(dá)以及個(gè)性特征等方面的基本素養(yǎng)。

二、STEM融合課堂的學(xué)習(xí)目標(biāo)

趣味性、情境性、體驗(yàn)性以及跨學(xué)科性是STEM課堂較為顯著的四個(gè)特征，而其中趣味性、情境性、體驗(yàn)性是形式和手段，跨學(xué)科才是STEM課堂的靈魂。不同學(xué)科在不同學(xué)段上的學(xué)習(xí)目標(biāo)也不盡相同，小學(xué)低年級(jí)科學(xué)的STEM課堂通過多學(xué)科融合，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣度，促進(jìn)學(xué)生的全方面發(fā)展為目標(biāo)。以《做個(gè)小竹筏》一課為例，STEM融合課堂主要有三個(gè)學(xué)生目標(biāo)：一是拓寬小學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域，通過制作竹筏了解竹筏能夠承載物品的原理，加深對(duì)前面所學(xué)內(nèi)容“哪些物體是浮的？”的理解。二是豐富小學(xué)生的情感領(lǐng)域，竹筏作為一種漢族民間水上交通和運(yùn)輸工具，流行于江南廣大地區(qū)，已有近2000年（有說7000年）的歷史。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生豐富了對(duì)中國傳統(tǒng)文化的了解，增加了學(xué)生對(duì)民族的文化認(rèn)同感和自信感，并通過親手制作竹筏，激發(fā)他們對(duì)科技制作產(chǎn)生興趣，從小培養(yǎng)對(duì)事物的審美能力。三是促使小學(xué)生思辨能力和動(dòng)手能力的提升和發(fā)展，學(xué)生通過使用常見生活廢棄物和簡單的工具去制作一個(gè)可以在水中承重的小竹筏這個(gè)簡單的科技小手工。從選材、設(shè)計(jì)、構(gòu)造以及制作過程中，學(xué)生了解到一些常見現(xiàn)象背后所涉及到的多個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，培養(yǎng)了小學(xué)生動(dòng)手制作的能力和樂于探究科學(xué)原理的興趣，學(xué)會(huì)了從對(duì)具體現(xiàn)象和事物的觀察中提出科學(xué)的問題發(fā)方法，并且通過分析、研究以及團(tuán)隊(duì)協(xié)助，嘗試去解決相關(guān)問題。整個(gè)STEM融合課堂是在教師的引領(lǐng)和指導(dǎo)下，以學(xué)生為主體協(xié)作完成，最后讓學(xué)生對(duì)自己制作的作品開展交流進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且根據(jù)其他同學(xué)提出的建議進(jìn)行改進(jìn)，培養(yǎng)他們的思考能力和組織表達(dá)能力。

三、STEM融合課堂的構(gòu)建方法

（一）多種學(xué)科知識(shí)的融合，豐富課堂的知識(shí)性

如前所述，STEM教育的核心就是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的跨學(xué)科融合教育，多學(xué)科和跨學(xué)科就是STEM教育的基本特點(diǎn)。低年級(jí)學(xué)生屬于人生漫長學(xué)習(xí)歷程的初級(jí)起步階段，知識(shí)儲(chǔ)備有限，而且均是碎片化的，還沒有效地連接起來。如何豐富學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，繼而引導(dǎo)學(xué)生如何將碎片化的知識(shí)點(diǎn)連接起，最后形成他們自己的知識(shí)體系，這是教師的工作和責(zé)任。

在小學(xué)科學(xué)課堂，特別是低年級(jí)，盡量在課堂上恰如其分地融合其它不同學(xué)科的知識(shí)，極大豐富課堂知識(shí)點(diǎn)，極力擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面，是課堂教學(xué)的首要任務(wù)。以《做個(gè)小竹筏》一課為例，看似簡單的一節(jié)課，就涉及到材料學(xué)、生物學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、美學(xué)和歷史學(xué)等多學(xué)科知識(shí)和（下轉(zhuǎn)第19版）（上接第18版）理論。如材料的選取，為什么用竹子而不用鐵作為原材料？（不同物體的在水中的沉浮等問題）為什么用一次性竹筷子而不用塑料棒？（廢物利用、塑料污染、竹子的生長特性、可再生能源等問題）如竹筏結(jié)構(gòu)的確定，為什么要用多根筷子排起來而不易捆起來？（承載量、滑行阻力）為什么要在并排的筷子上橫向扎四根筷子？（結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)牢固，課室橫梁的作用）教師應(yīng)該在教學(xué)課堂上通過對(duì)“為什么”的提問和解答，適當(dāng)引入不同學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念，盡量豐富課堂的知識(shí)性，把不同學(xué)科的知識(shí)作為一種常識(shí)性的“了解”灌輸和傳播，不求理解原理，但求拓展知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生的求知欲為以后高年級(jí)開展STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)積蓄知識(shí)儲(chǔ)備。

（二）多種教授方式的融合，提高課堂的趣味性

在日常教學(xué)中，教師常用講授法、談話法、演示法、欣賞法、練習(xí)法、討論法、復(fù)習(xí)法和實(shí)驗(yàn)法等教授方法。當(dāng)然，不同的教師也有其他不同的教授方法，但也都是大同小異，如何做到因材施教，每個(gè)教師都有自己的一套教學(xué)實(shí)踐。小學(xué)科學(xué)作為一門非應(yīng)試學(xué)科，教授方式應(yīng)該更加靈活多變，并且要丟棄“考什么”的應(yīng)試包袱，多從有利于學(xué)生綜合素質(zhì)成長方面入手，而且要不斷探索創(chuàng)新教授方法，通過提高課堂的趣味性，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲望和興趣。

（三）多種學(xué)習(xí)活動(dòng)的融合，提高課堂的實(shí)用性

小組學(xué)習(xí)是現(xiàn)代課堂上常用的學(xué)習(xí)活動(dòng)組織形式。小組學(xué)習(xí)有利于教學(xué)的多邊互助，為每個(gè)成員創(chuàng)造了平等參與的機(jī)會(huì);有利于尊重學(xué)生個(gè)別差異，使每個(gè)學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)。小學(xué)科學(xué)作為該學(xué)段綜合性最強(qiáng)的學(xué)科，小組學(xué)習(xí)顯得尤為重要。在小組學(xué)習(xí)中，讓每位成員分工協(xié)助，圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)，分解學(xué)習(xí)任務(wù)、研究提出解決問題的方法、并通過親自動(dòng)手，完成制作任務(wù)或?qū)嶒?yàn)任務(wù)，并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)或成果展示。以《做個(gè)小竹筏》一課為例，該課時(shí)一共安排了兩個(gè)小組活動(dòng)，一個(gè)是關(guān)于“怎樣做小竹筏”的小組討論，一個(gè)是關(guān)于“制作小竹筏”小組制作。小組討論主要解決的是材料選取問題，而小組制作主要解決的是最優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)問題。常言道：“科學(xué)來源于生活并服務(wù)于生活?！彼越處熢谠O(shè)計(jì)小組學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，一定要注重相關(guān)學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)用性，要引導(dǎo)學(xué)生一起探討相關(guān)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在現(xiàn)實(shí)生活中有哪些具體應(yīng)用，能解決哪些生活問題。

但受限于小學(xué)生特別是低年級(jí)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)能力，導(dǎo)致開展常規(guī)化的小組學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)遇到不少困難。此時(shí)，教師的角色顯得尤為重要，除了發(fā)揮好組織者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者和合作者的作用，同時(shí)還是知識(shí)點(diǎn)的主要授予者。以《做個(gè)小竹筏》一課為例，教師在組織開展小組討論和小組制作活動(dòng)前，先要將材料選擇的基本要求和承重和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系簡單的介紹一下，并引導(dǎo)學(xué)生通過舉一反三，找出最優(yōu)方案。

（四）多種教學(xué)手段的融合，提高課堂的效率性

教學(xué)手段是師生教學(xué)相互傳遞信息的工具、媒體或設(shè)備?，F(xiàn)代化的教學(xué)手段主要是指多媒體教學(xué)手段，它集聲音、圖像、視頻和文字等多種信息媒體為一體，因利用其聲、光、電等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)輔助教學(xué)，又稱為“電化教學(xué)”，具有形象性、多樣性、新穎性、趣味性、直觀性、豐富性、高效性等特點(diǎn)。它可以根據(jù)教學(xué)目的、要求和教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)出形象逼真動(dòng)靜結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)情景，使教學(xué)氣氛更加生動(dòng)活潑，使教學(xué)效率更加高效。

小學(xué)生，尤其是低年級(jí)學(xué)生，天性愛玩愛鬧，注意力難以集中，同時(shí)卻又具有著強(qiáng)烈的好奇心和表現(xiàn)欲。通過電腦、投影機(jī)、實(shí)物展臺(tái)以及多媒體音箱等現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用，將圖、文、聲、像等多種媒體形式融合到STEM課堂中，不僅可以增加課堂的趣味性，也可以通過觀看與課堂知識(shí)相關(guān)的視頻、圖片來吸引學(xué)生的注意力，誘導(dǎo)學(xué)生隨教師的進(jìn)入情景式思考，豐富學(xué)生想象力的同時(shí)提高了課堂教學(xué)效率，有利于學(xué)生智力的發(fā)展和知識(shí)快速積累。然后老師再用問題激趣的方法引導(dǎo)學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)，感受科學(xué)樂趣和魅力。例如，在講解一年級(jí)《做個(gè)小竹筏》一課時(shí)，教師可以先通過播放關(guān)于竹筏歷史由來的，以及解放軍在渡江作戰(zhàn)時(shí)通過竹筏搶渡長江的電影小視頻。并且現(xiàn)場將一個(gè)小竹筏模型放置在一個(gè)水盆內(nèi)，讓學(xué)生現(xiàn)場觀察木筏是如何浮于水面的。學(xué)生觀看完展示后，接下來就輪到老師的問題激趣環(huán)節(jié)。提問：解放軍叔叔是通過什么工具渡過長江解放全中國的呢（中間可穿插1-2分鐘的愛國主義教育）？回答：竹筏。從而引出課堂內(nèi)容。提問：竹筏為什么可以浮在水面上呢？我們可以用什么材料制作一個(gè)可以將胡蘿卜載起來的小竹筏呢？然后給學(xué)生以小組為單位相互交流、相互討論的時(shí)間，教師則積極正確引導(dǎo)學(xué)生，查漏補(bǔ)缺，為學(xué)生答疑解惑。最后學(xué)生通過自主發(fā)言，表達(dá)自己的設(shè)計(jì)和制作思路，著重培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、表達(dá)能力和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

四、結(jié)語

一個(gè)國家、一個(gè)民族的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。我國政府高度重視科學(xué)普及，從娃娃抓起，從幼兒園就開始普及科學(xué)教育，并在小學(xué)一年級(jí)開始正式開設(shè)學(xué)科課，不斷提高廣大人民科學(xué)文化素質(zhì)。STEM教育作為當(dāng)今最流行的教育模式，已被各國廣發(fā)推廣應(yīng)用。通過STEM融合教育模式的引入，開辟了我國科學(xué)教育改革的新思路，讓學(xué)生們更好的領(lǐng)略到科學(xué)的奇妙，感受到科學(xué)世界的奧妙，激發(fā)了對(duì)科學(xué)探索的欲望和熱情?！蹲鰝€(gè)小竹筏》一課，通過材料學(xué)、生物學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、美學(xué)和歷史學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的融合，通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)和樂玩活動(dòng)相結(jié)合，通過現(xiàn)代多媒體教學(xué)設(shè)備的引用，通過鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作等方法，構(gòu)建STEM融合課堂，增強(qiáng)了課堂趣味性，吸引了小學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，開拓了知識(shí)世界的視野，切實(shí)提高了小學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

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