科學(xué)STEM教育中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

俞斌

隨著教育改革的推進(jìn)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才越來越成為各級(jí)學(xué)校所討論的話題。小學(xué)科學(xué)是一門讓學(xué)生對(duì)世界有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)的學(xué)科，其中包含了很多方面的自然科學(xué)，可以在很大程度上發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用。STEM教育作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的工具，運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文將對(duì)STEM教育做一個(gè)闡述，結(jié)合科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，論述小學(xué)科學(xué)開展STEM教育的可行性，并且提出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體方法。

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文首字母的縮寫，其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，改造世界、實(shí)現(xiàn)與自然界的和諧共處、解決社會(huì)發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。小學(xué)科學(xué)所包含的內(nèi)容較多，與STEM教育所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容有很高的契合度，因此，小學(xué)科學(xué)開展STEM教育以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有著很大的可行性。

一、小學(xué)科學(xué)開展STEM教育可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

STEM教育包含了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四方面的內(nèi)容，而小學(xué)科學(xué)是學(xué)生認(rèn)識(shí)自然科學(xué)的一門啟蒙性學(xué)科。由于小學(xué)階段還無法細(xì)分物理、化學(xué)、生物等自然學(xué)科，因此小學(xué)科學(xué)不僅包含我們?nèi)粘Ｋ熘囊恍┪锢碇R(shí)，還包括化學(xué)、生物學(xué)等知識(shí)，甚至還有一些地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)、工程學(xué)知識(shí)在里面，可以說是包羅萬象。除了數(shù)學(xué)這門學(xué)科外，小學(xué)科學(xué)幾乎囊括了STEM所有的內(nèi)容。雖然內(nèi)容淺顯了一些，但是對(duì)于激發(fā)學(xué)生探索自然界的興趣、開發(fā)學(xué)生的智力還是有很大幫助的，并且可以很好地與STEM教育結(jié)合起來。例如，冬天在門的上下兩端掛兩個(gè)紙條，打開門會(huì)發(fā)現(xiàn)上面的紙條向屋外飄，下面的紙條則向著屋內(nèi)飄。這是因?yàn)槎焱饷娴目諝獗任輧?nèi)冷，而冷空氣密度要大，因此外面的冷空氣都聚集到了門的下方，然后進(jìn)入屋內(nèi)，就帶動(dòng)下方的紙條飄向里面。而屋內(nèi)的空氣較熱，熱空氣在上層聚集，因此屋內(nèi)的熱空氣又從大門吹向了室外，使得上面的紙條向外飄。這是通過科學(xué)分析來得出自然界的規(guī)律，而熱氣球也是利用了空氣密度和空氣流動(dòng)的原理，使得熱氣球可以實(shí)現(xiàn)升空。制造熱氣球要運(yùn)用工程學(xué)的知識(shí)，考慮怎樣的工程設(shè)計(jì)才能利用這一自然規(guī)律使熱氣球升空，還需要涉及一些技術(shù)性方面的問題。這就很好地將STEM運(yùn)用在了科學(xué)教學(xué)中。小學(xué)生無法做熱氣球，可以用孔明燈代替。

二、小學(xué)科學(xué)STEM教育中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的具體方法

（一）創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)，激發(fā)創(chuàng)新靈感

科學(xué)的進(jìn)步離不開問題的提出。開展情境教學(xué)，老師可以在上課前給學(xué)生一些思考的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探索的欲望，培養(yǎng)學(xué)生思考和創(chuàng)新的潛力。在正式上課前設(shè)置一些與本節(jié)課內(nèi)容有關(guān)的問題，并且這些問題要讓學(xué)生感興趣，讓學(xué)生愿意去思考，然后以問題為出發(fā)點(diǎn)，開展課堂教學(xué)。例如，在學(xué)習(xí)《熱量的傳遞》一課時(shí)，老師可以向?qū)W生提出“杯子里的熱水為什么會(huì)變涼”“房子應(yīng)該如何保暖”兩個(gè)問題。這看似不相干的兩個(gè)問題，本質(zhì)都是熱學(xué)中的能量交換。在讓學(xué)生思考一段時(shí)間后可以讓學(xué)生進(jìn)行討論，最終得出學(xué)生自己的答案，并挑選學(xué)生進(jìn)行回答。緊接著老師便可以帶著學(xué)生開始學(xué)習(xí)。這兩個(gè)問題的設(shè)置，前一個(gè)是讓學(xué)生去根據(jù)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)自然界的規(guī)律，后一個(gè)則是讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)到的知識(shí)去思考房子如何保暖，這就涉及了技術(shù)和工程學(xué)的內(nèi)容。學(xué)生明白了熱水變涼是由于熱水比周圍溫度高，因此發(fā)生了熱傳遞，從而將熱水的熱量傳遞到了周圍的空氣中。他們?cè)诳紤]房屋如何保暖時(shí)，自然就會(huì)考慮到如何才能讓屋內(nèi)的熱量不傳遞到外面，從熱傳遞的角度去思考，學(xué)生將這二者結(jié)合起來，無疑大大提高了他們的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

（二）讓學(xué)生自己動(dòng)手，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合

STEM教育之所以在現(xiàn)代備受推崇，就是因?yàn)槠洫?dú)特的教育體系：將科學(xué)的理論與工程技術(shù)的實(shí)踐結(jié)合在了一起。人智力的開發(fā)就是對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)理解的過程，而創(chuàng)新則是對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通并且運(yùn)用。因此，在科學(xué)課堂上讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)只是第一步，還應(yīng)該讓學(xué)生根據(jù)這些知識(shí)去自己動(dòng)手實(shí)踐。比如，在學(xué)習(xí)《做個(gè)太陽能熱水器》這一課時(shí)，老師在課堂上教給學(xué)生太陽能的原理，再讓學(xué)生回家后自己動(dòng)手做一個(gè)太陽能熱水器。由于太陽能熱水器主要是由可吸收太陽能的材料制成的，而可以吸收太陽能的材料不止一種，教師告訴學(xué)生教材上所說的材料可以用其他代替，看看誰做得最好，讓學(xué)生的思維不被局限在教科書上。小學(xué)生爭強(qiáng)好勝的心理比較強(qiáng)，這樣回去后他們就會(huì)積極思考，查閱資料，力爭完成一個(gè)獨(dú)一無二的作品。學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過程中，不僅將所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了鞏固和運(yùn)用，更加入了他們自己的思考和探索，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升有很大幫助。

三、結(jié)語

綜上所述，STEM教育作為一種新型的培養(yǎng)高質(zhì)量人才的教育方式，為綜合型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了一個(gè)新的方向。本文分析了STEM教育運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的可實(shí)施性，并且提出了在小學(xué)科學(xué)中運(yùn)用STEM教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體辦法，相信將來STEM教育會(huì)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力發(fā)揮越來越大的作用。

【作者單位：桐鄉(xiāng)市洲泉鎮(zhèn)中心小學(xué)? 浙江】