新時(shí)期小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合STEM教育的幾點(diǎn)思考

李小紅

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教育模式也得到了不斷的創(chuàng)新。近年來，STEM教育更是深入全國中小學(xué)的教育中，各學(xué)科紛紛將STEM教育融入課堂中。和傳統(tǒng)的課堂相比，STEM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合教育，注重學(xué)生全面能力的培養(yǎng)。而小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程有獨(dú)特的教育啟蒙性、探究性和應(yīng)用性，如果能把STEM教育理念更好地融合到小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，便能有效促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。本文主要介紹了當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課程的發(fā)展歷程，并以《磁鐵能吸引什么》一課為例，分析STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的作用。此外，在新時(shí)期中，教師如何把STEM教育更好地融合到課程中，組織開展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是本文研究的重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);STEM教育;教育模式

一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的發(fā)展

在我國小學(xué)科學(xué)課程的發(fā)展史上，其名稱一開始被叫作《格致》，然后修訂為《博物》《理科》《自然》《常識》《自然常識》《自然》，最后才修訂為《科學(xué)》一課，名稱的變化歷程也體現(xiàn)了每個(gè)階段國家對該課程的發(fā)展規(guī)劃方向。2001年，在《國家小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，在命名方式上，由“科學(xué)”代替了原來的“自然”，通過這個(gè)改動(dòng)，這門學(xué)科教學(xué)內(nèi)容也進(jìn)行了拓展，該門課程由原來的自然科學(xué)學(xué)習(xí)拓展到對科學(xué)技術(shù)方面知識的學(xué)習(xí)。在這個(gè)階段，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)方式與方法也進(jìn)行了全新的改革。簡單來說，科學(xué)這門課程以前是讓學(xué)生認(rèn)識自然事物，而現(xiàn)在是引導(dǎo)學(xué)生探索自然事物。

從人生發(fā)展歷程來看，小學(xué)階段是最重要的，是長身體、長知識的重要時(shí)期。小學(xué)生好奇心強(qiáng)，求知欲旺盛，思維敏捷，對任何現(xiàn)象都要問個(gè)為什么，他們像海綿吸水那樣不斷地吸收各種知識。在這個(gè)階段，學(xué)生認(rèn)識事物的能力特別強(qiáng)，如果教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，使其積極探索事物的科學(xué)規(guī)律和方法，這對培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維有很大的幫助。

青年強(qiáng)則國家強(qiáng)，青年興則國家興。青年的素質(zhì)能力基本上取決于小學(xué)階段的教育，為了提高國家的競爭力，美國最先提出STEM教育模式，其主要內(nèi)容為Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）這四個(gè)方面。在四門學(xué)科中，科學(xué)注重對世界上萬物之理的學(xué)習(xí)，探索自然界中的各種客觀規(guī)律;技術(shù)、工程兩個(gè)方面則是在不破壞自然界的前提下，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步;而數(shù)學(xué)則是以上三門學(xué)科的基礎(chǔ)，通過數(shù)學(xué)才能更好地學(xué)習(xí)以上三門學(xué)科。在STEM的課程教育中，主要有四個(gè)方面的內(nèi)容，即科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)方面的素養(yǎng)。基于以上四個(gè)方面的素養(yǎng)，能使教育的質(zhì)量得到全面的提升，進(jìn)而為社會(huì)領(lǐng)域的發(fā)展不斷輸送全新類型人才。

近年來，國家大力推進(jìn)STEM教育課程，在小學(xué)科學(xué)學(xué)科上的應(yīng)用也特別廣泛。自然界的事物不能單靠一門學(xué)科解釋清楚，更多的還是要依托于其他多個(gè)學(xué)科共同來解答。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合STEM的教育，不僅能讓學(xué)生知道“是什么”，更能讓學(xué)生明白“為什么”以及“會(huì)怎么樣”，如此的教育模式才能讓學(xué)生終身受益。下面以《磁鐵能吸引什么》一課為例，談?wù)劰P者對新時(shí)期小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合STEM教育的幾點(diǎn)思考。

二、STEM教育在小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用——以《磁鐵能吸引什么》一課為例

本課程是教科版科學(xué)二年級下冊第一單元第1課的內(nèi)容。本課的磁鐵單元屬于物質(zhì)世界內(nèi)容，對應(yīng)課標(biāo)中的科學(xué)知識目標(biāo)有：磁鐵的性狀有條形、蹄形、環(huán)形等;磁鐵能吸引鐵一類的物體。本節(jié)課作為本單元的起始課，從學(xué)生看似熟悉卻不一定準(zhǔn)確認(rèn)識的“磁鐵能吸引什么”入手，在糾正學(xué)生知識誤區(qū)的同時(shí)，更能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索磁鐵特性的興趣，為后續(xù)課時(shí)的學(xué)習(xí)做鋪墊。如果用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師直接介紹磁鐵的形狀及特點(diǎn)，那么學(xué)生只能是單純的“知道”，而不能真正地內(nèi)化成自己的知識，從而進(jìn)一步應(yīng)用到生活中，解決生活中的問題。

根據(jù)STEM教育模式的特點(diǎn)，本課采用繪本教學(xué)，結(jié)合技術(shù)與工程知識，讓學(xué)生在認(rèn)識到磁鐵的特性后，馬上將其應(yīng)用到解決實(shí)際問題中。首先將磁鐵包裝成“魔法師”，通過“魔法師找親人”“揭示魔法師真面目”等活動(dòng)讓學(xué)生重新認(rèn)識磁鐵的特性，糾正過去的錯(cuò)誤認(rèn)知（如磁鐵能吸引所有金屬），重構(gòu)對磁鐵的整體認(rèn)識。在設(shè)計(jì)、制作并檢驗(yàn)分類器環(huán)節(jié)中，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)設(shè)計(jì)與制作產(chǎn)品，解決實(shí)際問題，讓學(xué)生體會(huì)到知識與實(shí)際生活的聯(lián)系。STEM教育的目的不僅是讓學(xué)生掌握學(xué)科知識，也能讓學(xué)生對生活事物有更豐富的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知。

1.課程實(shí)施步驟

（1）創(chuàng)設(shè)環(huán)境，建立思考——“魔法師找親人”

教師將磁鐵裝扮成“魔法師”，告訴學(xué)生：魔法師和親人們走散了，希望你們能幫忙它找到親人。魔法師雖然沒辦法說出親人都有誰，但它們之間有特殊的感應(yīng)，只要它們走近了，就能感應(yīng)到。讓學(xué)生思考如何才能幫助魔法師找到親人，即對磁鐵能吸引什么產(chǎn)生思考。

將課題帶入生活情境中，吸引學(xué)生興趣，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行分析與思考。這種模式充分激發(fā)了學(xué)生對生活事物的高度探索興趣，比直接給他們帶入課題更有趣味性。

（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)答案——“揭示魔法師真面目”

準(zhǔn)備材料，讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，給予學(xué)生一定的時(shí)間去動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，從所準(zhǔn)備的材料中找到與“魔法師”有感應(yīng)的“親人”，完成實(shí)驗(yàn)記錄，思考分析“魔法師”的特性，總結(jié)“魔法師親人”的特點(diǎn)（磁鐵能吸引什么）。讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證自己之前的推測，猜測出“魔法師”的身份并發(fā)表自己的看法，充分激發(fā)他們的主觀能動(dòng)性和發(fā)散性思維。最后教師根據(jù)學(xué)生的發(fā)言，揭示出“魔法師”的真實(shí)身份及其“親人”的特性，即磁鐵的特征：有條形磁鐵、蹄形磁鐵、環(huán)形磁鐵;磁鐵能吸引鐵一類的物體。這樣就把問題延伸到課堂中，讓學(xué)生思考教室中是否有“魔法師”的存在，通過觀察、尋找身邊的磁鐵和用鐵制作的物體，引導(dǎo)學(xué)生將碎片化的知識整理起來，在腦海中形成對磁鐵的整體認(rèn)識，同時(shí)也能認(rèn)識到磁鐵為人們的生活帶來的便利。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，使其養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，還能讓學(xué)生將自身的理論知識與實(shí)踐進(jìn)行充分的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，提升學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析能力。

（3）任務(wù)升級，設(shè)計(jì)、制作并檢驗(yàn)分類器——找到“魔法師親人”

通過前面的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對磁鐵已經(jīng)有了一個(gè)整體的認(rèn)識，再趁機(jī)追擊，強(qiáng)化理解。提出問題：“魔法師”還有一位很重要的親人沒有找到，它和其他物體混在了一起。然后讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求在最短的時(shí)間內(nèi)，利用實(shí)驗(yàn)材料幫助“魔法師”從混合物中找出“親人”，即讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)制作出分類器，分離出“魔法師的親人”。通過設(shè)計(jì)、制作并檢驗(yàn)分類器的過程，教師引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)識到磁鐵的特性后，將所學(xué)的應(yīng)用到實(shí)踐中。

在任務(wù)進(jìn)行階段，主要應(yīng)用到工程、技術(shù)以及科學(xué)方面的知識來解決實(shí)際的問題。STEM教育顯著的特點(diǎn)就是不再依賴于單一的學(xué)科知識，而是以整合多個(gè)學(xué)科知識的方式、方法來解決問題，即通過社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的方式來解決生活中的問題。

（4）總結(jié)拓展——魔法師的小秘密

實(shí)驗(yàn)的最后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己前面的實(shí)驗(yàn)和所學(xué)所得進(jìn)行梳理，做一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，并進(jìn)行最后的成果展示，這有利于學(xué)生更好地掌握本堂課的教學(xué)內(nèi)容，并鍛煉學(xué)生的分析總結(jié)和創(chuàng)造性能力。另外，教師可適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生拓展磁鐵的其他特征屬性，讓學(xué)生能夠更好、更寬泛地認(rèn)識磁鐵;鼓勵(lì)學(xué)生在課外多開展拓展探究活動(dòng)，運(yùn)用多種資源拓展課外知識，學(xué)會(huì)自我學(xué)習(xí)。經(jīng)過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了“魔法師的小秘密”，即了解到磁鐵更多的特點(diǎn)和性質(zhì)。

2.課程實(shí)驗(yàn)總結(jié)

從科學(xué)知識層面上來看，該課程實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過程中，對已有的知識進(jìn)行鞏固，了解了磁鐵的特征有條形磁鐵、蹄形磁鐵、環(huán)形磁鐵以及磁鐵能吸引鐵一類的物質(zhì)。

從技術(shù)知識層面上來看，該課程實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過對基本實(shí)驗(yàn)工具的使用來完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

從工程知識層面上來看，該課程實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理能力以及能夠設(shè)計(jì)找到鐵一類物質(zhì)的分類器的能力，用工程的方法來解決實(shí)際問題。

從數(shù)學(xué)知識層面上來看，該課程實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生懂得利用數(shù)學(xué)的計(jì)算方式和公式來為實(shí)驗(yàn)解決部分問題。

三、STEM教育在小學(xué)科學(xué)課堂的作用

由以上課例，可以看出STEM教育對小學(xué)科學(xué)課程的開展意義非常重要。和傳統(tǒng)教學(xué)相比，STEM教育更加注重學(xué)科之間的交叉融合，意義在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。STEM教學(xué)作為新的教學(xué)模式，應(yīng)用在小學(xué)科學(xué)教育過程中是非常有必要的，在STEM融入小學(xué)科學(xué)教育的過程中，學(xué)校要采取相關(guān)的策略，完善科學(xué)設(shè)施，聘請科學(xué)教育專業(yè)的教師，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況制訂出合理的STEM活動(dòng)內(nèi)容，對學(xué)生實(shí)施分層教學(xué)等?？傊琒TEM活動(dòng)的開展需要多方面的努力，學(xué)校、家長、學(xué)生三方之間只有實(shí)現(xiàn)密切配合，才能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)教育的迅速進(jìn)步。

四、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合STEM教育的幾點(diǎn)思考

根據(jù)以上課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)例，筆者認(rèn)為在進(jìn)行融合STEM教育的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)問題。

（1）教學(xué)過程應(yīng)注重以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)和輔助作用。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開學(xué)生的親身實(shí)驗(yàn)操作，教師需對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作形式進(jìn)行全面考量，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，以提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)品質(zhì)。該階段的學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)有濃厚的參與興趣，教師要抓住學(xué)生心理，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性。在課堂實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、課中實(shí)驗(yàn)過程、課后實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練等環(huán)節(jié)，教師需為學(xué)生提出針對性要求，促進(jìn)學(xué)生順利進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中，感受實(shí)驗(yàn)帶來的認(rèn)知體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

（2）從生活中的事例引入實(shí)驗(yàn)課題。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師根據(jù)課本內(nèi)容直接帶入課題，這會(huì)引起學(xué)生的乏味感，對實(shí)驗(yàn)沒有太大的期待。教師從生活中的事例入手，配合繪本故事的情節(jié)節(jié)奏，可以更好地激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)烈興趣，使其更快速地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中。

（3）實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)要注重多學(xué)科融合教學(xué)。教師要把科學(xué)、技術(shù)、工程及數(shù)學(xué)等學(xué)科充分設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)過程中。各學(xué)科之間的融合實(shí)驗(yàn)探索，能大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，激發(fā)學(xué)生探究問題的欲望，讓學(xué)生明白解決實(shí)際問題應(yīng)多層次、多方面地進(jìn)行考慮，各學(xué)科之間是存在非常緊密的聯(lián)系的。

（4）實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)要準(zhǔn)備充足的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。STEM教育不是單一學(xué)科的探究學(xué)習(xí)，而是融合多學(xué)科的教育方式，對學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探究的要求比較高。實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不足會(huì)讓學(xué)生的思維難以得到發(fā)散，難以運(yùn)用其他學(xué)科知識。因此，教師要給予學(xué)生主動(dòng)思考和探究的時(shí)間和空間，讓學(xué)生能根據(jù)自己的思維方式自由地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。

（5）實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)多注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作。通過小組或者小團(tuán)隊(duì)之間的相互討論和交流，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到其他人的優(yōu)秀想法和態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究態(tài)度和科學(xué)思維。

（6）實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)后的成果展示。教師在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)要求學(xué)生填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)條件和總結(jié)等，太多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)只注重實(shí)驗(yàn)探究過程，而實(shí)驗(yàn)后的成果往往被忽視。在實(shí)驗(yàn)后，教師應(yīng)讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行匯總和總結(jié)，以小組形式討論，最后陳述其通過實(shí)驗(yàn)學(xué)到的知識和對生活的啟示，這便是學(xué)生實(shí)驗(yàn)后的成果展示。

當(dāng)今的科學(xué)教育，既要求學(xué)生懂得自己做，又要求學(xué)生懂得自己想，學(xué)生只有手腦并用，并懂得和他人協(xié)調(diào)合作，才能提高自身思維水平，真正提升科學(xué)探究能力?！霸谧鲋袑W(xué)，不僅長知識，也長能力，使學(xué)生在親歷探究科學(xué)奧秘的過程中，對觀察、提問、設(shè)想、動(dòng)手、表達(dá)、交流等保持濃厚的科學(xué)興趣，掌握基本的科學(xué)方法，逐漸形成自主進(jìn)行科學(xué)探究的能力。通過對STEM教育理念的探索，新時(shí)代下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式是非常有必要與其相結(jié)合的。但目前STEM教育的融合只是初探階段，我們還需要不斷地實(shí)踐和反思，讓STEM教育理念更好地應(yīng)用到目前的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

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