STEM理念下小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)實(shí)踐

宗若燦

導(dǎo) 讀：

STEM教育已成為我國(guó)課程改革關(guān)注的熱點(diǎn)。小學(xué)科學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨，強(qiáng)調(diào)以科學(xué)探究為重要的學(xué)習(xí)方式。小學(xué)科學(xué)與STEM教育有著廣泛的融合度，在科學(xué)課程中滲透STEM教育，可以有效提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的提高。

1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)首次提出STEM教育概念。之后STEM教育便走入了課堂教學(xué)，現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)教育課程改革的重要趨勢(shì)。STEM是融合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）于一體的綜合教育，它是以項(xiàng)目或問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行活動(dòng)，在活動(dòng)中強(qiáng)調(diào)從多學(xué)科、多角度創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)科知識(shí)的獲取是STEM教育的基礎(chǔ)，而能夠理解學(xué)科知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系是STEM教育的本質(zhì)。小學(xué)科學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨，科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)重要的學(xué)習(xí)方式，將STEM教育理念融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，可以促進(jìn)學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題，不斷提高自己的科學(xué)探究能力。

一、將理念融入課堂教學(xué)，是STEM教育的重要基礎(chǔ)

課堂教學(xué)是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的主陣地，教師應(yīng)該把STEM教育理念融入科學(xué)課堂教學(xué)之中，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中深入展開(kāi)科學(xué)探究。教師首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)的探究主題，然后通過(guò)師生共同討論與交流，明確所要探究的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上制訂出完善的探究方案，最后利用多學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行深入探究?？菰锏奈淖趾茈y激發(fā)學(xué)生的探究興趣，而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以在最大程度上挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生親自動(dòng)手，在做中學(xué)，在學(xué)中思。

例如，在“怎樣得到更多的光和熱”一課的教學(xué)中，教師利用太陽(yáng)能熱水器引出討論的主題，經(jīng)過(guò)師生討論和梳理，提出了探究的問(wèn)題：太陽(yáng)能熱水器的傾斜角度是多少才能適合本地使用。這是一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生制訂了探究方案：1.制作不同傾斜角度的太陽(yáng)能熱水器。2.上午9點(diǎn)的時(shí)候，將制作完成的太陽(yáng)能熱水器朝南放在操場(chǎng)上，到了下午1點(diǎn)的時(shí)候，測(cè)量熱水器水溫的變化。3.測(cè)量出本地中午太陽(yáng)高度角。4.根據(jù)測(cè)量結(jié)果，找到太陽(yáng)能熱水器傾斜的角度與太陽(yáng)高度角之間的關(guān)系。制作太陽(yáng)能熱水器都需要什么材料，這些屬于工程問(wèn)題。經(jīng)過(guò)討論學(xué)生確定了實(shí)驗(yàn)材料和基本過(guò)程：用8支大小相同的試管代替太陽(yáng)能熱水器的真空管，然后將等量的清水分別倒入8支試管內(nèi)，用8個(gè)帶孔的橡皮塞分別塞緊試管，再將8支溫度計(jì)分別插入試管內(nèi)。用廢舊的展板做太陽(yáng)能熱水器的支架，支架要做成L型，這樣8支試管斜靠在背板上，太陽(yáng)能熱水器才能穩(wěn)定。背板上要挖出8個(gè)高低不等的凹槽，這樣8支試管才能以不同的傾斜角度擺放，這就需要用數(shù)學(xué)的方法計(jì)算出8個(gè)凹槽的高度。在設(shè)計(jì)完草圖后，還需要做出太陽(yáng)能熱水器的支架，這是技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷努力，學(xué)生最終計(jì)算出了適合當(dāng)?shù)靥?yáng)能熱水器的傾斜角度。

二、開(kāi)展課外探究活動(dòng)，是STEM教育的重要途徑

課堂探究?jī)H是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的一部分，課外探究為提升學(xué)生的科學(xué)探究能力提供了更加廣闊的天地。教師應(yīng)該開(kāi)展各種豐富的課外探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生探究的興趣，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。為了有效地激發(fā)學(xué)生開(kāi)展課外探究活動(dòng)的興趣，教師可以成立課外探究活動(dòng)小組，選好活動(dòng)的主題和探究的內(nèi)容。主題確定之后，師生就一起開(kāi)展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)。這個(gè)過(guò)程也是一個(gè)完整的探究型學(xué)習(xí)的過(guò)程，學(xué)生在不同學(xué)科有機(jī)融合的項(xiàng)目中，圍繞著明確的主題和目標(biāo)，在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，自主建構(gòu)知識(shí)。教師要指導(dǎo)學(xué)生探究的方法，幫助學(xué)生制訂詳細(xì)的探究計(jì)劃，積極參與學(xué)生課外探究的過(guò)程，對(duì)整個(gè)探究活動(dòng)給予必要的指導(dǎo)。

例如，在學(xué)習(xí)完“校園里的植物”一課后，教師成立了研究校園植物的課外探究活動(dòng)小組，經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)植物的葉、花的話(huà)題非常感興趣，于是確定了本次課外探究的主題是研究葉子和花朵。師生經(jīng)過(guò)共同討論，確定了具體的探究?jī)?nèi)容：1.研究樹(shù)葉（花朵）的結(jié)構(gòu);2.研究樹(shù)葉（花朵）的形狀;3.研究葉序的類(lèi)型;4.研究樹(shù)葉（花朵）的功能;5.制作樹(shù)葉（花朵）的標(biāo)本;6.制作樹(shù)葉（花朵）的粘貼畫(huà);7.制作葉脈書(shū)簽;8.制作葉脈花。學(xué)生在研究的過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，有許多植物學(xué)生根本不認(rèn)識(shí)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生利用“花伴侶”“形色”等識(shí)別植物的軟件進(jìn)行識(shí)別。只要在智能手機(jī)中打開(kāi)這些軟件，對(duì)植物拍照后，這種植物的名稱(chēng)及相關(guān)介紹便會(huì)出現(xiàn)。各課外小組經(jīng)過(guò)充分的探究，對(duì)植物的葉子和花朵有了深入的了解，他們將自己的研究成果用科普論文、科普小報(bào)、植物粘貼畫(huà)、葉脈花（書(shū)簽）、科學(xué)DV紀(jì)錄片等形式進(jìn)行了展示。在整個(gè)研究植物的活動(dòng)中，學(xué)生能夠有計(jì)劃、有組織、有分工、有合作、有條不紊地進(jìn)行探究，有效地提升了自身的科學(xué)素養(yǎng)。

三、解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，是開(kāi)展STEM教育的有效手段

掌握科學(xué)知識(shí)并不是STEM教育的目標(biāo)，把知識(shí)應(yīng)用于生活，讓學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)有趣的、富有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，然后綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，這才是STEM教育的重要目標(biāo)之一。教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生分析生活現(xiàn)象中的科學(xué)問(wèn)題，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中可以探究的問(wèn)題，然后制訂詳細(xì)的探究方案，在具體的探究活動(dòng)中經(jīng)歷知識(shí)的運(yùn)用、思維的發(fā)展碰撞，在合作交流中不斷反思，在解決問(wèn)題中提高科學(xué)探究能力。

例如，班級(jí)中有學(xué)生發(fā)現(xiàn)，到了冬至前后，自己家所住的一樓采光很少，而有些小區(qū)一樓的采光卻很好。前后樓之間的樓間距是多少才能保證后樓有充足的采光呢？于是教師便組織對(duì)此問(wèn)題感興趣的學(xué)生進(jìn)行深入探究。教師首先組織學(xué)生上網(wǎng)搜索本地關(guān)于采光問(wèn)題的法律規(guī)定。學(xué)生收集資料后發(fā)現(xiàn)，本地規(guī)定冬至日要保證一小時(shí)的滿(mǎn)窗日照時(shí)間。經(jīng)過(guò)研究，學(xué)生準(zhǔn)備成立兩個(gè)探究小組，第一小組通過(guò)計(jì)算得出本地的日照間距，第二小組通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐得出本地的日照間距。學(xué)生通過(guò)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，不僅提高了科學(xué)素養(yǎng)，更激發(fā)了深入探究的熱情。

四、開(kāi)展主題科技活動(dòng)，是開(kāi)展STEM教育的助推劑

通過(guò)開(kāi)展生動(dòng)有趣的主題科技活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，激活學(xué)生在探究中的創(chuàng)新能力。學(xué)校可以定期開(kāi)展一些與科學(xué)內(nèi)容有關(guān)的主題科技活動(dòng)，如科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)、科學(xué)創(chuàng)新比賽、科學(xué)攝影活動(dòng)、科普知識(shí)講座、科學(xué)表演活動(dòng)、航模比賽、水火箭、雞蛋撞地球等。在主題科技活動(dòng)中，學(xué)生可以通過(guò)收集資料、動(dòng)手創(chuàng)作、交流反思，更好地了解科學(xué)探究活動(dòng)，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的提高。

例如，我們每年十月都會(huì)開(kāi)展以“放飛夢(mèng)想，做科技達(dá)人”為主題的科技運(yùn)動(dòng)會(huì)，為學(xué)生提供參與科技探究的文化氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)新?？萍歼\(yùn)動(dòng)會(huì)的內(nèi)容分為四個(gè)項(xiàng)目：科技表演項(xiàng)目，包括魔術(shù)揭秘、科學(xué)微電影、科技表演秀、機(jī)器人創(chuàng)新表演等;科技競(jìng)賽項(xiàng)目，包括雞蛋撞地球、紙橋承重、水火箭比高、鐵絲陀螺比久、紙飛機(jī)比久、機(jī)器人競(jìng)賽等;科技展示項(xiàng)目，包括科學(xué)幻想畫(huà)、科普知識(shí)小報(bào)、科普論文、植物園成果匯報(bào)、科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)、各種粘貼畫(huà)、3D打印等;科技參觀(guān)項(xiàng)目，包括參觀(guān)市科技館、氣象臺(tái)、地震局、博物館、消防局、西炮臺(tái)教育基地及VR體驗(yàn)活動(dòng)等。

STEM教育絕不是高大上的項(xiàng)目，而是一種教學(xué)理念和學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主參與，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM教育，教師要注重學(xué)生的工程實(shí)踐，使學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中思。STEM教育在我國(guó)起步晚，卻得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，只要我們以學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)，在學(xué)科教學(xué)中積極開(kāi)展STEM教育，就會(huì)取得豐碩的成果。

（作者單位：遼寧省營(yíng)口市營(yíng)口實(shí)驗(yàn)學(xué)校）

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