實(shí)現(xiàn)STEM教育與小學(xué)科學(xué)融合的對(duì)策研究

江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué) 張福鑫

STEM教育以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式將多門(mén)學(xué)科融合在一起實(shí)施教育，比較突出的是在教學(xué)的過(guò)程中融合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)。基于STEM理念的教學(xué)注重實(shí)際問(wèn)題的解決和教學(xué)情境的營(yíng)造，且在具體教學(xué)的過(guò)程中以學(xué)生為中心，以工程設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力起到了十分重要的作用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的融合，是將多門(mén)學(xué)科知識(shí)整合應(yīng)用的教學(xué)方法。STEM教育是一種正在興起的教學(xué)方式，牽涉到社會(huì)科學(xué)各個(gè)方面的內(nèi)容。其中，科學(xué)是指科學(xué)素養(yǎng)，具體要求學(xué)生能夠應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，比如物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)、生物知識(shí)等來(lái)認(rèn)識(shí)世界發(fā)展規(guī)律。技術(shù)是技術(shù)素養(yǎng)，具體要求學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能夠應(yīng)用各種操作技術(shù)解決實(shí)際生活問(wèn)題。工程是工程素養(yǎng)，在教學(xué)過(guò)程中著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)能力，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程學(xué)習(xí)興趣。數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中展現(xiàn)自己的思維能力。

二、STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實(shí)施的意義分析

1.能夠提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。STEM教育思想具備跨學(xué)科、情境創(chuàng)設(shè)、增強(qiáng)體驗(yàn)的特點(diǎn)，在具體教學(xué)中要求學(xué)生利用多門(mén)學(xué)科知識(shí)全面分析問(wèn)題，并通過(guò)一定情境的創(chuàng)設(shè)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力和思維能力。

2.能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。STEM教育具有趣味性的特點(diǎn)，在融合多學(xué)科特點(diǎn)開(kāi)展教學(xué)的情況下充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在實(shí)施STEM教育時(shí)，教師會(huì)利用各個(gè)學(xué)科趣味性的特點(diǎn)來(lái)開(kāi)展教學(xué)，并在教學(xué)實(shí)踐操作的過(guò)程中關(guān)注學(xué)生的參與性和對(duì)問(wèn)題的思考性，將所需要探索的問(wèn)題設(shè)計(jì)到游戲中，營(yíng)造和諧的學(xué)習(xí)氛圍。

3.能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。以往，小學(xué)科學(xué)的教學(xué)方式以教師單一的闡述知識(shí)點(diǎn)為主，整個(gè)課程的教學(xué)枯燥乏味、學(xué)習(xí)效率低下。在STEM教育理念的指引下加強(qiáng)教師、學(xué)生和家長(zhǎng)之間的互動(dòng)交流，學(xué)生通過(guò)和家長(zhǎng)、教師交流可以解決自己在學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)上的問(wèn)題，獲得更多的啟發(fā)。

三、STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用

1.借助STEM教育理念豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容。學(xué)科融合能夠豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。將STEM教育理念融入到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中能夠通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)（導(dǎo)圖模型）、科學(xué)（知識(shí)）、技術(shù)（教學(xué)手段）的整合建構(gòu)一種新的學(xué)習(xí)概念，為解決實(shí)際問(wèn)題提供指導(dǎo)。

比如在開(kāi)展蘇教版小學(xué)科學(xué)“搭支架”單元教學(xué)時(shí)，教師可以這樣設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)：充分考慮該課程和數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等學(xué)科的實(shí)踐關(guān)系，立足于學(xué)生對(duì)三角形穩(wěn)定原理的了解，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用拼接木棒嘗試拼接多個(gè)形狀，包含三角形、正方形、長(zhǎng)方形等，接著引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)思考怎樣搭設(shè)支架最為牢固。

又如學(xué)習(xí)《光的反射》這一單元時(shí)，教師要求學(xué)生在不改變手電筒位置的情況下利用鏡子照亮?xí)婧蟮年幱靶∏?，并?huà)出光的路線圖。交流討論后得出學(xué)生一般利用兩面鏡子從正面反射光線來(lái)照亮小球，其中有一個(gè)小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鏡子從側(cè)面也能夠照亮陰影小球。在這組學(xué)生的啟發(fā)下，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考還有沒(méi)有其他的方式來(lái)照亮小球。由此證明，借助數(shù)學(xué)知識(shí)可以發(fā)現(xiàn)兩面或者多面鏡子能夠從多個(gè)角度反射光線，幫助學(xué)生更好地理解光的反射這一科學(xué)知識(shí)。

2.借助STEM教育理念優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。在STEM教學(xué)理念的影響下，小學(xué)科學(xué)的教學(xué)不僅注重探究，還注重實(shí)踐。在小學(xué)科學(xué)探究知識(shí)的過(guò)程中，教師還要兼顧教學(xué)有效性和學(xué)生實(shí)踐能力的綜合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的深層次探索和認(rèn)識(shí)，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合應(yīng)用能力。比如在學(xué)習(xí)蘇教版小學(xué)科學(xué)《空氣占據(jù)空間嗎》這一內(nèi)容時(shí)，教材以烏鴉喝水的例子引入，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行自主探究，具體如下：一個(gè)瓶子里裝上一些水，應(yīng)用幾根吸管和一塊橡皮泥，在瓶子不傾斜的情況下嘗試借助空氣將水從瓶子中擠出來(lái)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后學(xué)生會(huì)獲得一定的經(jīng)驗(yàn)，教師再組織學(xué)生重新做一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，即將一團(tuán)紙巾放在一個(gè)杯子的底部，將杯子豎直扣入水中，紙巾會(huì)被水打濕嗎？通過(guò)引入、探究和驗(yàn)證的層層遞進(jìn)幫助學(xué)生在情境模擬中更好地學(xué)習(xí)知識(shí)。

3.借助STEM教育理念促進(jìn)各學(xué)科知識(shí)技能的融合。零散的知識(shí)匯集在一起會(huì)形成一個(gè)整體，這不僅是簡(jiǎn)單的融合，還需要從思維和認(rèn)知的角度實(shí)現(xiàn)彼此的融合。比如在進(jìn)行蘇教版小學(xué)科學(xué)《探索尺子音高變化》的知識(shí)學(xué)習(xí)之后，教師可以設(shè)計(jì)拓展性小課程：聲音的高低應(yīng)用音高表示，與物體振動(dòng)的速度和發(fā)出的聲音也存在關(guān)聯(lián)，即振動(dòng)越快聲音越高。為了幫助學(xué)生理解這一知識(shí)點(diǎn)，教師借音樂(lè)課上的音階知識(shí)，從do到xi的上升規(guī)律，除了mi和fa都是半個(gè)音高，其他都是一個(gè)音高。在了解這個(gè)規(guī)律之后，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用在試管中加入水的方式打造新樂(lè)器。應(yīng)用多種知識(shí)開(kāi)展活動(dòng)能有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生更加輕松、自在地參與到課堂學(xué)習(xí)中。

4.借助STEM理念對(duì)學(xué)生開(kāi)展情感教育。小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生形成積極正確的科學(xué)態(tài)度。STEM教育理念指導(dǎo)下的情感教育注重對(duì)學(xué)生思想價(jià)值觀的培養(yǎng)。課堂教學(xué)中，教師的說(shuō)辭遠(yuǎn)不如親自引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作有意義。為此，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師需要結(jié)合學(xué)生的心理特點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)充滿樂(lè)趣的情境，使學(xué)生真正喜歡上科學(xué)這門(mén)學(xué)科。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師會(huì)選擇一些學(xué)生熟悉的、富有人文內(nèi)涵的科學(xué)話題，比如低碳環(huán)保、身心健康等內(nèi)容，小學(xué)科學(xué)教師還可以和學(xué)校的藝術(shù)學(xué)科、體育學(xué)科教師在一起利用課余時(shí)間組織學(xué)生開(kāi)展演練，并在校園藝術(shù)節(jié)和科技節(jié)上表演，這個(gè)過(guò)程不僅能夠啟發(fā)學(xué)生將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)融合在一起，還能夠在學(xué)習(xí)交流的過(guò)程中強(qiáng)化學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和精神力量。

綜上所述，在新的歷史時(shí)期STEM教育理念倡導(dǎo)學(xué)科知識(shí)的整合，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和思考、解決問(wèn)題的能力。因此，在新課程改革的背景下需要教師結(jié)合小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容和基本要求，將數(shù)學(xué)、科技等學(xué)科知識(shí)和科學(xué)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)滲透性教學(xué)，更好地提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。