淺談在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEAM 教育

周愛敏

浙江省溫州市甌海區(qū)瞿溪第四小學(xué)

steam是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五門學(xué)科英文首字母的縮寫，該教育模式在源于美國的stem 教育基礎(chǔ)上加入了“藝術(shù)”，包含較廣泛的人文藝術(shù)科目，通過工程和藝術(shù)來解讀科學(xué)和技術(shù)。它打破常規(guī)了學(xué)科界限，支持學(xué)生以學(xué)科整合的方式認(rèn)識世界，以綜合創(chuàng)新的形式改造世界，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力。我國倡導(dǎo)跨學(xué)科的stem 項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式，并鼓勵教師開展教學(xué)實(shí)踐。

一、STEAM 教育在我國發(fā)展現(xiàn)狀

stem 教育得到了我國教育界的關(guān)注。2013 年始，舉辦全國中小學(xué)steam 教育論壇。2015 年江蘇省宣布正式實(shí)施stem 課程；2016 年“上海stem 云中心stem 課程黃浦基地”正式成立。2016 年中美STEM+創(chuàng)新教育論壇系列活動在北京、浙江等地舉行，stem+創(chuàng)新教育中心同時揭牌成立，浙江省將推進(jìn)中小學(xué)stem 教育納入“十三五”工作重點(diǎn)。2017 年北師大、教育部等發(fā)布了《中國steam 教育發(fā)展報(bào)告》。中國教育科學(xué)研究院成立STEM 教育研究中心，頒布《2017 中國stem 教育白皮書》，啟動中國stem 教育2029 創(chuàng)新行動計(jì)劃，并起草了《stem教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)》。由于我國steam 教育還處于起步階段，目前部分學(xué)校已將steam 課程納入到課程體系中，但未能進(jìn)入常態(tài)的課程與教學(xué)。實(shí)施steam 教育對從業(yè)教師要求高，經(jīng)費(fèi)投入大，我們現(xiàn)階段可將現(xiàn)有小學(xué)《科學(xué)》教材的一些內(nèi)容融入steam 教育。

二、各年級教材內(nèi)容融入STEAM 教育的設(shè)計(jì)

（一）三年級——“做一張紙”：1.我國造紙術(shù)的歷史；2.課外延伸：收集較干凈的餐巾紙并浸泡；3.小組合作：做一張紙。三年級下冊“做個指南針”：1.指南針的演變歷史；2.設(shè)計(jì)制作我的指南針；3.展示評價我們的指南針。

（二）四年級——“做個風(fēng)向標(biāo)”：1.觀察各種各樣的風(fēng)向標(biāo)；2.設(shè)計(jì)制作風(fēng)向標(biāo)；3.使用評價風(fēng)向標(biāo)?！白鰝€雨量器”：1.參觀氣象站或觀察實(shí)驗(yàn)室中的雨量器；2.設(shè)計(jì)我的雨量器（進(jìn)行成本核算）；3.制作雨量器；4.評價和使用雨量器?！白鰝€小開關(guān)”：1.舉辦并參觀開關(guān)博覽會；2.設(shè)計(jì)制作我的小開關(guān)；3.使用和改進(jìn)小開關(guān)；4.小開關(guān)通電比賽。

（三）五年級——“做太陽能熱水器”：1.實(shí)地參觀太陽能熱水器；2.科學(xué)小論文：我的太陽能熱水器；3.制作太陽能熱水器；4.測試我的太陽能熱水器；5.展示改進(jìn)后的太陽能熱水器?！霸O(shè)計(jì)制作小賽車”：1.小賽車競技場或觀看各種賽車圖片、錄像；2.設(shè)計(jì)小賽車（材料成本核算）；3.制作小賽車；4.舉辦一個賽車會?！霸煲凰倚〈保?.船的發(fā)展歷史；2.制訂造船計(jì)劃（核算材料成本）；3.制作和改進(jìn)我的小船；4.看誰的小船裝貨多?！白鰝€保溫杯”：1.比一比誰收集到的保溫杯保溫效果好；2.設(shè)計(jì)我的保溫杯；3.制作并測試保溫杯；4.保藏冰塊比賽?！? 分鐘計(jì)時器”：1.考察各式機(jī)械鐘表；2.設(shè)計(jì)制作我的1 分鐘計(jì)時器；3.使用評價1 分鐘計(jì)時器；4.改進(jìn)1 分鐘計(jì)時器；5.看誰的1 分鐘計(jì)時器更準(zhǔn)。

（四）六年級——“小桿秤”：1.調(diào)查桿秤的歷史，感受桿秤；2.繪制小桿秤的圖紙，制作模型；3.設(shè)計(jì)我的桿秤（選擇材料、計(jì)算成本）；4.制作我的桿秤（接近真實(shí)的桿秤）；5.測試、評價我們的桿秤；6.介紹、展示我們的桿秤?！敖ǜ咚保?.參觀學(xué)校附近的高塔；2.測算高塔高度我能行；3.設(shè)計(jì)我的高塔；4.搭建我的高塔；5.測試、評價我們的高塔。“做紙橋”：1.收集各種橋的圖片，舉辦博覽會；2.我畫我的橋；3.制作紙橋；4.展示、評價我的橋（測量長寬高，計(jì)算重量）。“建個太陽系模型”：1.收集八大行星數(shù)據(jù)資料（按比例縮?。?；2.制作八大行星；3.場地測量與定點(diǎn)；4.構(gòu)建太陽系模型；“建個堆肥箱”：1.堆肥意義及步驟；2.堆肥前的準(zhǔn)備（收集廚余垃圾、器具）；3.堆肥及其管理；4.使用堆肥并評價。

三、小學(xué)科學(xué)融入STEAM 教育的效果與不足

小學(xué)科學(xué)課堂引入steam 教育理念，學(xué)生通過整體規(guī)劃、成本核算等進(jìn)行系統(tǒng)性思考；設(shè)計(jì)圖紙這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生科學(xué)與藝術(shù)緊密結(jié)合；學(xué)生動手制造出可靠的產(chǎn)品，是一個逐步完善的實(shí)踐過程，也是一個學(xué)生整體素質(zhì)提高的過程，學(xué)生對此有濃厚的興趣，能夠達(dá)到學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的目的。

當(dāng)然，在小學(xué)科學(xué)中融入steam教育，還存在一些主要問題需要解決：

1.任課教師受到學(xué)科教學(xué)評價方面的壓力。目前，教育行政部門和學(xué)校還是主要以掌握多少學(xué)科知識為檢測方向，創(chuàng)新實(shí)踐能力雖然在青少年科技比賽中能夠展示，但并非是主流的評價。steam 教育對接培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，保護(hù)了學(xué)生的興趣，如果老師的教育成果得不到理解和認(rèn)可，綜合素質(zhì)又沒有跟上，他們對steam教育會失去興趣。

2.steam 教育需要承擔(dān)安全方面的壓力。融入steam 教育以小學(xué)科學(xué)中的“工程與技術(shù)”的內(nèi)容為載體，指向真實(shí)的生活中解決問題，到社會中進(jìn)行考察研究、采購材料，課余時間進(jìn)行制作，都需要得到安全上的保障，而學(xué)校難于維續(xù)。

四、如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)融入STEAM 教育

（一）課程資源整合，創(chuàng)設(shè)STEAM 教育下的科學(xué)教學(xué)情境

優(yōu)化學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果是目前各學(xué)科教師應(yīng)該重視和承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)。因此，我們在指導(dǎo)小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動的過程中，也要結(jié)合該學(xué)科實(shí)用性、綜合性的特點(diǎn)，切實(shí)融入技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科知識素材，為學(xué)生提供更高質(zhì)量的教學(xué)資源，以學(xué)生為主體構(gòu)建有效課堂。合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境利于學(xué)生主動構(gòu)建科學(xué)學(xué)科知識和跨領(lǐng)域知識的關(guān)系，獲得多元思維發(fā)展可能性。如教科版小學(xué)科學(xué)《陽光下的影子》，筆者在指導(dǎo)這部分知識教學(xué)活動的過程中，主動引導(dǎo)學(xué)生實(shí)地觀察，讓學(xué)生在校園中借助參照物計(jì)算太陽的高度、確定其位置。我用平臂疊拳法測量太陽的高度，并鼓勵學(xué)生模仿，然后記錄數(shù)據(jù)。通過這節(jié)課的實(shí)踐活動，學(xué)生對“影子”有了深刻認(rèn)識，之后我引導(dǎo)學(xué)生深入觀察、合作探討，并布置了小組合作學(xué)習(xí)的問題：“陽光下影子的變化有什么規(guī)律？”學(xué)生結(jié)合問題內(nèi)容展開探討，課堂教學(xué)氛圍十分熱烈。這節(jié)課的實(shí)踐操作活動中，我們充分利用了數(shù)學(xué)知識，測量和計(jì)算都體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的工具性和實(shí)用性。

（二）優(yōu)化教學(xué)引導(dǎo)，提升STEAM 教育下的科學(xué)教學(xué)品質(zhì)

STEAM 教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科的橫向聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)科知識之間的有效融合。以小學(xué)生的認(rèn)知水平和基礎(chǔ)知識水平來說，我們在組織學(xué)科教學(xué)活動的過程中，要為學(xué)生提供必要指導(dǎo)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源優(yōu)化和教學(xué)策略調(diào)整，以提升課堂教學(xué)活動的針對性。案例分析、集體討論、實(shí)地觀察、實(shí)驗(yàn)操作、課堂辯論、社會調(diào)查、報(bào)告撰寫等都屬于綜合實(shí)踐教法運(yùn)用，我們在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)，要立足教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)做好篩選。如教科版小學(xué)科學(xué)《土壤中有什么》的課時教學(xué)中，我課前為學(xué)生布置觀察土壤的學(xué)習(xí)任務(wù)，然后在課堂教學(xué)開端引導(dǎo)學(xué)生展示課前觀察結(jié)果，在提問過程中，有的學(xué)生就說：“我看到土壤中有草根、落葉、蚯蚓、沙子……”還有學(xué)生說：“土壤中還有很多垃圾，比如塑料袋、飲料瓶子以及玻璃渣子等。”還有學(xué)生說：“老師我在課外書中看到，土壤中有豐富的礦物質(zhì)，如鈣、鐵、鋅、鉀等，但是我們?nèi)庋酆茈y觀察到，因此常常被我們忽視?！睂W(xué)生在課前的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)了很多平時沒有關(guān)注到的現(xiàn)象，增加了學(xué)生對土壤的熟悉程度，地理、氣候、自然科學(xué)、社會學(xué)等，都成為學(xué)生認(rèn)知構(gòu)建點(diǎn)。

（三）利用模擬實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新STEAM 教育下的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)

小學(xué)科學(xué)課程以實(shí)踐操作環(huán)節(jié)為支撐，在STEAM 教育理念下，我經(jīng)常利用課堂上實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，并做好課外延伸，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)知識的趣味性，感受科學(xué)魅力。在組織小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)活動的時候，就組織學(xué)生參與實(shí)踐操作，之后創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)多元教學(xué)，構(gòu)建有效課堂。如教科版小學(xué)科學(xué)《河流對土地的作用》學(xué)習(xí)時，我為學(xué)生設(shè)計(jì)操作實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生利用身邊可以利用的材料，開展分組實(shí)驗(yàn)活動，合作演示河流沖擊土壤的場景，學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下很快建立合作關(guān)系，結(jié)合可以在實(shí)際生活中找到的塑料瓶子、小鏟子、報(bào)紙、尺子、接水桶、沙子等素材，模擬河流運(yùn)動，將土壤沖擊成小平原。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，我提醒學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄和討論工作，并在實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)成果展示，幫助學(xué)生獲得成就感，建立競爭意識。很多小組在成果展示環(huán)節(jié)都表現(xiàn)得比較出色，如有的小組學(xué)生就說出了土壤和泥沙被沖擊后會呈現(xiàn)出不同景觀，并分析了原因。我對這組學(xué)生提出表揚(yáng)，給出肯定性的教學(xué)評價。此外，我還利用圖片，為學(xué)生展現(xiàn)沖積扇、河流峽谷等景觀，展示大自然的鬼斧神工，滲透美育目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)。

（四）基于開放的學(xué)習(xí)，重視方案設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

STEAM 教育的魅力在于孩子們能通過作品實(shí)現(xiàn)與展示自己的奇思妙想。要實(shí)現(xiàn)和展示自己的奇思妙想，創(chuàng)造想象是必不可少的條件。所謂的創(chuàng)造想象，就是根據(jù)一定的目的、任務(wù)，在腦海中對已有表象進(jìn)行加工，創(chuàng)造出新形象的心理過程。在STEAM 課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在制作產(chǎn)品之前要在頭腦中借助想象力構(gòu)成“做什么”“怎么做”的形象，然后形成設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案中核心的環(huán)節(jié)就是畫設(shè)計(jì)圖，對于小學(xué)生來說畫設(shè)計(jì)圖最常用的是徒手畫草圖?！蹲鲆豁斆弊印愤@節(jié)課，學(xué)生從想要一頂擁有什么功能的帽子出發(fā)，經(jīng)歷小組討論、頭腦風(fēng)暴等過程，設(shè)計(jì)草圖展示了十多種個性化的設(shè)計(jì)方案。通過畫設(shè)計(jì)圖，可引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造想象，訓(xùn)練學(xué)生敏捷的形象思維表達(dá)能力。在嘗試運(yùn)用多種材料、多種思路、多樣方法完成作品設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)方式，，能充分發(fā)揮學(xué)生的天分與潛能，使學(xué)生能夠進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考，學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維能夠更好地發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，STEAM 教育理念，對技術(shù)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性給予很大肯定，提倡學(xué)科聯(lián)系構(gòu)建，體現(xiàn)了現(xiàn)代教育理念對學(xué)科教學(xué)活動開展策略的創(chuàng)新思考。STEAM 概念下，我們想要構(gòu)建高質(zhì)量的小學(xué)科學(xué)課堂，就要致力于構(gòu)建和諧的教學(xué)氛圍，樹立學(xué)科融合理念，以學(xué)生為主體探索創(chuàng)新教育理念，鼓勵學(xué)生探索和創(chuàng)造，促進(jìn)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的有機(jī)結(jié)合，激發(fā)小學(xué)生的求知欲和好奇心，培養(yǎng)他們的合作學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，為全面發(fā)展的復(fù)合型人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)?；诖?，本研究主要分析了小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動中STEAM 教育理念的有效應(yīng)用路徑，希望本研究觀點(diǎn)可供相關(guān)教育工作者參考。