STEM理念引領(lǐng)小學(xué)科學(xué)教學(xué)走向核心素養(yǎng)

江蘇省海安市大公鎮(zhèn)北凌小學(xué) 張俊紅

國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長離不開科技的驅(qū)動(dòng)，國與國的競爭本質(zhì)上是科學(xué)技術(shù)的競爭，從這個(gè)角度講，“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”至今仍然有著重要的意義。而將社會(huì)的發(fā)展映照到小學(xué)科學(xué)學(xué)科的教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)在核心素養(yǎng)的背景下，小學(xué)科學(xué)教學(xué)的方向亟需由科學(xué)知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)向科學(xué)能力尤其是科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。近年來的實(shí)踐表明，就探究抓探究的效果是不明顯的，將科學(xué)探究模式化更加是不可取的，只有在更先進(jìn)的教學(xué)理念的指導(dǎo)之下，只有將先進(jìn)的教學(xué)理念轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的教學(xué)行為，才能收到核心素養(yǎng)落地、科學(xué)課堂欣欣向榮的效果。在這樣的思路之下，STEM教學(xué)理念進(jìn)入了小學(xué)科學(xué)教學(xué)的視野。

一、STEM理念與小學(xué)科學(xué)教學(xué)吻合度初探

STEM教育是由美國教育界2015年12月提出的，STEM教育在美國得到較為廣泛的應(yīng)用后，我國也引入了STEM教育的理念，且得到了國內(nèi)教育界的廣泛重視。在小學(xué)科學(xué)教育中，融入STEM教育理念，不僅能夠提高小學(xué)科學(xué)的教學(xué)效率，同時(shí)也有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)其他學(xué)科。這說明STEM理念與小學(xué)科學(xué)的教學(xué)需求是吻合的。

必須明確的是，STEM雖然是從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)角度來進(jìn)行闡述的，但這并不意味著其就是這四者的簡單組合，更不能認(rèn)為在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中要將這四者作為教學(xué)內(nèi)容。筆者以為，這四者所蘊(yùn)含的思想方法，更應(yīng)當(dāng)成為科學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)甚至是教學(xué)設(shè)計(jì)的主線，只有這樣STEM才會(huì)真正在學(xué)生的思維中扎根。例如“拱形的力量”的教學(xué)，教師可以明確“如何比較拱形物體的支撐力”的教學(xué)主線，讓學(xué)生圍繞“生活中為什么橋常常造成拱形”“如何制作拱形”“如何比較拱形物體與其他物體的支撐力”等問題進(jìn)行思考并完成問題的解決。這樣STEM四要素能夠自然地融入其中，而學(xué)生運(yùn)用、理解的過程也就成了STEM思想滲透進(jìn)學(xué)生思維的過程。

基于以上分析，筆者以為，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中以STEM及其思想為指導(dǎo)是可行的，與當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的取向是一致的，尤其是從核心素養(yǎng)的角度來看，學(xué)生必然可以在對STEM思想的理解中，生成可運(yùn)用、能遷移的能力，這個(gè)能力構(gòu)成了關(guān)鍵能力的有機(jī)組成部分。

二、STEM理念引導(dǎo)小學(xué)科學(xué)走向核心素養(yǎng)

用STEM理念與思想引導(dǎo)小學(xué)科學(xué)教學(xué)的質(zhì)向發(fā)展，從而培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，需要教師注意具體的操作環(huán)節(jié)。第一個(gè)環(huán)節(jié)就是STEM與小學(xué)科學(xué)教學(xué)如何融合的問題。有研究指出有效的融合思路可以是這樣的：學(xué)生基于真實(shí)情境中的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，通過聚焦問題、設(shè)計(jì)方案、制作模型、交流展示等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)通過模型制作這一活動(dòng)形成連貫的、有組織的課堂結(jié)構(gòu)，以期通過動(dòng)手制作的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)，更深刻地理解知識(shí)，以提高學(xué)生合作交流、動(dòng)手操作、解決問題、實(shí)踐創(chuàng)新等方面的能力。第二個(gè)環(huán)節(jié)是從學(xué)生參與科學(xué)活動(dòng)的興趣與學(xué)習(xí)效果的角度來看，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)知識(shí)融為一體，提倡從綜合角度解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

這里仍然以“拱形的力量”的探究為例來說明。雖然不同版本的教材中，對于這一話題有不同形式的涉及，但從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來看，基于教材但超越教材，選擇該課題作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的課題，仍然是非常有價(jià)值的。

首先，教師可以基于生活元素，從生活中拍攝與拱形相關(guān)的物體，如拱形橋、拱形門（城門）等，讓學(xué)生通過分析與歸納，發(fā)現(xiàn)這些物體的共同點(diǎn)——拱形，然后讓學(xué)生思考這些物體設(shè)計(jì)成拱形，可能與什么因素有關(guān)？通常情況下，學(xué)生自然會(huì)從受力（物體壓）的角度去給出答案。

其次，如何肯定拱形物體比其他形狀的物體的支撐力更強(qiáng)呢？這是探究的一個(gè)主要話題。教師自然應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生通過“比較”的方法去解決問題。而作比較，在學(xué)生的面前就必須有拱形與非拱形的物體，于是探究就進(jìn)入了技術(shù)與工程的主線——學(xué)生要用教師準(zhǔn)備好的材料去制作拱形與非拱形。這里實(shí)際上要特別注意的一點(diǎn)是不能讓學(xué)生憑空去制作，而應(yīng)當(dāng)結(jié)合生活中的拱形物體去設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生才不至于胡思亂想（這不是開放性思維，也不能說是創(chuàng)新）。在制作的過程中，筆者注意到學(xué)生會(huì)選擇相同的材料（硬紙板），然后通過折疊、拼湊、用膠水糊等方法，形成拱形或其他形狀。

再次，比較物體的受力情況。學(xué)生很自然地想到用物體去壓自己設(shè)計(jì)的不同形狀的物體，而考慮到比較方便，他們更傾向于選擇形狀相同、外形規(guī)則的物體，因?yàn)檫@樣更容易比較（有少數(shù)學(xué)生用自己的文具去壓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同文具壓上去直到不同形狀的硬紙板物體塌了之后，不好比較壓力的大小了）。

最后學(xué)生對探究的結(jié)果進(jìn)行描述。

在這樣的探究過程中，STEM要素豐富，而學(xué)生在此過程中經(jīng)歷了觀察、提出問題、猜想、科學(xué)探究、比較、科學(xué)語言運(yùn)用等過程，其中既有能力的培養(yǎng)，同時(shí)也有思想方法的滲透與運(yùn)用等。因此可以肯定地講，學(xué)生在此過程中能夠生成科學(xué)探究意識(shí)與能力，從而為關(guān)鍵能力的養(yǎng)成、核心素養(yǎng)的落實(shí)奠定重要基礎(chǔ)。而在此過程中形成的科學(xué)態(tài)度也為必備品格充實(shí)了核心內(nèi)容。一句話，核心素養(yǎng)的落實(shí)是有保證的。

三、STEM理念下小學(xué)科學(xué)教師的專業(yè)成長

將STEM引入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，并追求兩者的融合，對于學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí)來說，確實(shí)起著重要的促進(jìn)作用，這豐富了人們對核心素養(yǎng)尤其是核心素養(yǎng)落地途徑的認(rèn)識(shí)，因此對于師生的教與學(xué)都是有益的。其中上面已經(jīng)重點(diǎn)闡述了STEM對學(xué)生核心素養(yǎng)落地的作用。而眾所周知的是，學(xué)生的核心素養(yǎng)能否落地，與教師的教學(xué)水平密切相關(guān)，而教學(xué)水平的提升則對應(yīng)著教師的專業(yè)成長。

自從2017年2月，教育部頒布《全日制義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》以來，我們注意到本學(xué)科在課程內(nèi)容上增設(shè)了技術(shù)與工程領(lǐng)域等內(nèi)容，顯然這對小學(xué)科學(xué)教師提出了新的專業(yè)能力需求，即科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)具備良好的跨學(xué)科知識(shí)整合能力、信息化教學(xué)能力、創(chuàng)新思維能力、工程與技術(shù)實(shí)踐能力、科學(xué)教育教研能力和終身學(xué)習(xí)能力。

面對這樣的要求，小學(xué)科學(xué)教師的專業(yè)成長如何進(jìn)行是一個(gè)重要的問題。筆者以為，基于對STEM的研究，基于STEM在小學(xué)科學(xué)課堂上的不斷運(yùn)用，科學(xué)教師已經(jīng)尋找到了一個(gè)很好的載體，那就是以STEM在小學(xué)科學(xué)上的滲透為載體，以其如何促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的落地為研究對象，思考學(xué)生在科學(xué)知識(shí)建構(gòu)過程中的收獲，這樣教師就將專業(yè)成長的根扎在了課堂的土地上，必然能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)成長的目標(biāo)。而教師專業(yè)成長一旦得到實(shí)現(xiàn)，那學(xué)生核心素養(yǎng)的落地也就更具可能性。