核心素養(yǎng)下初中科學(xué)教學(xué)融入STEM理念的思考

劉 云

（浙江省杭州市淳安縣汾口鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)，浙江 淳安 311719）

核心素養(yǎng)是在現(xiàn)代教育理念基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的，它的出現(xiàn)擴(kuò)張了受教育者能力培育的內(nèi)涵和范疇，在終身發(fā)展視域下，對(duì)教育教學(xué)模式進(jìn)行重新審視和衡量，以學(xué)生為主體，倡導(dǎo)自主發(fā)展、實(shí)踐創(chuàng)新，時(shí)代性、科學(xué)性的特征異常明顯。這種打破學(xué)科壁壘，重視綜合能力的培養(yǎng)目標(biāo)與STEM理念不謀而合，因此，在以核心素養(yǎng)為宗旨的現(xiàn)代教育中，探究STEM教學(xué)融合機(jī)制是十分有必要的。

一、STEM教育理念的特征

STEM理念最早起源于20世紀(jì)80年代，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)提出，囊括了科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四大學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，主張以實(shí)踐為基點(diǎn)打破學(xué)科壁壘，讓學(xué)生在富有趣味性的實(shí)際問(wèn)題中，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新思維來(lái)獲取解決問(wèn)題的能力，其內(nèi)涵與特征可以簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)為以下幾個(gè)方面。

1.跨學(xué)科整合

內(nèi)在邏輯是學(xué)科教學(xué)中關(guān)注的要點(diǎn)問(wèn)題，該模式下知識(shí)體系呈現(xiàn)較為完整，按照由淺入深的順序安排，與認(rèn)知規(guī)律保持一致，更有助于完整知識(shí)架構(gòu)的搭建，與我國(guó)長(zhǎng)久以來(lái)秉持的知識(shí)本位理念較為契合，也因此一度成為主導(dǎo)教育模式。但伴隨經(jīng)濟(jì)文化格局的轉(zhuǎn)變，素質(zhì)教育登上歷史舞臺(tái)，以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的現(xiàn)代化教育變革到來(lái)，單一、刻板的知識(shí)本位論適應(yīng)性下降，促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展開(kāi)始成為各階段教育的重點(diǎn)目標(biāo)。而STEM理念中，打破了科學(xué)與其他學(xué)科的界限，鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)動(dòng)一切已有知識(shí)去解決問(wèn)題，在任務(wù)場(chǎng)景中學(xué)生必須跨學(xué)科對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合，借助技術(shù)、數(shù)學(xué)等思維深入探究，從而獲得答案。

2.情景與合作

實(shí)踐與理論相脫離是舊有初中教學(xué)模式中較為普遍的弊病問(wèn)題，學(xué)生在課堂中學(xué)到有關(guān)汽液化、機(jī)械等的相關(guān)知識(shí)，實(shí)際生活中卻不會(huì)建立有機(jī)聯(lián)系，無(wú)法解釋相關(guān)現(xiàn)象，解決相關(guān)問(wèn)題，這其中固然有科學(xué)知識(shí)抽象性的制約，但同時(shí)也與教學(xué)引導(dǎo)不足有很大關(guān)系。在STEM教育理念中，倡導(dǎo)設(shè)置真實(shí)化的問(wèn)題情境，將知識(shí)還原成生活場(chǎng)景，在反復(fù)辨識(shí)中讓學(xué)生經(jīng)驗(yàn)積累，發(fā)掘事物內(nèi)在本質(zhì)，從而獲得靈活設(shè)計(jì)方案、處置問(wèn)題的能力，促成理論知識(shí)的遷移[1]。同時(shí)由于生活化情境沒(méi)有明確的知識(shí)界限，學(xué)生必須通過(guò)自主合作、搜集來(lái)完成原始信息的累積，為問(wèn)題解決提供支撐，因此，過(guò)程中還能感受到知識(shí)共享、團(tuán)隊(duì)幫扶的意義，獲得社會(huì)性方面的成長(zhǎng)。

3.趣味與體驗(yàn)

STEM教育中所有驅(qū)動(dòng)性任務(wù)都是通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)組織而成的，教師需要以教學(xué)目標(biāo)為基準(zhǔn)，充分考慮學(xué)生興趣與最近發(fā)展區(qū)，以此設(shè)置真實(shí)化的、富有趣味性的引導(dǎo)問(wèn)題，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，找到解決方案。在初中科學(xué)課程中，這些任務(wù)可能涉及疾病控制、宇宙探索、自然現(xiàn)象等各種要素，是學(xué)生最感興趣的話題，能夠滿足初中階段學(xué)生旺盛的好奇心與探索欲。同時(shí)主動(dòng)探究的模式也能激發(fā)學(xué)生熱情，改變傳統(tǒng)枯燥、單向的知識(shí)灌輸方式，給學(xué)生留出充足的探究、思考以及表達(dá)交流的空間，教師在整個(gè)過(guò)程中只起到引導(dǎo)啟發(fā)的作用，因此趣味性和體驗(yàn)性十分明顯，使學(xué)生獲取新知的同時(shí)，還能在滿滿的成就感之中筑牢學(xué)生主動(dòng)發(fā)展，勇于創(chuàng)新的精神。

二、在初中科學(xué)教學(xué)中融入STEM理念的策略途徑

1.深入分析各教學(xué)要素

STEM教學(xué)理念涉及不同學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，內(nèi)容繁多，與初中科學(xué)課堂融合時(shí)，應(yīng)當(dāng)事先做好深入分析，理清各要素之間的關(guān)系及作用機(jī)制。首先，要明確教學(xué)目標(biāo)，以三維目標(biāo)理論為基礎(chǔ)，對(duì)主題進(jìn)行確認(rèn)和描述，初中科學(xué)教學(xué)中，不僅要關(guān)注基本知識(shí)技能的傳授，還應(yīng)注重核心素養(yǎng)的融入。要以STEM理念為指導(dǎo)革新過(guò)程與方法目標(biāo)，對(duì)學(xué)生利用工具搜尋信息、設(shè)計(jì)方案、檢驗(yàn)原理的能力提出要求，為實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)指明方向。其次，還應(yīng)分析學(xué)習(xí)者特征，教師要充分把握學(xué)生原有知識(shí)架構(gòu)，明確不同個(gè)體現(xiàn)有學(xué)科能力，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和最近發(fā)展區(qū)的任務(wù)場(chǎng)景，避免過(guò)難任務(wù)挫敗學(xué)生自信，同時(shí)防止簡(jiǎn)單任務(wù)打擊學(xué)生探索熱情。比如初中階段學(xué)生已經(jīng)具備小數(shù)點(diǎn)計(jì)算、折線圖、條形圖等的繪制能力，在學(xué)習(xí)《能源及利用》一課時(shí)，完全可以以區(qū)域城市為背景，設(shè)置能源需求變化、年度能源消耗統(tǒng)計(jì)等任務(wù)，讓學(xué)生在主動(dòng)探究中，獲知資源消耗現(xiàn)狀，樹(shù)立節(jié)能減排的環(huán)保意識(shí)。同時(shí)考慮到初中階段學(xué)生身心發(fā)展特征，傾向于認(rèn)知感興趣的事物，應(yīng)以STEM理念為指導(dǎo)，從導(dǎo)入環(huán)節(jié)入手激發(fā)學(xué)生興趣。比如在《氧化與燃燒》一課中，就可以展示篝火晚會(huì)的圖片，讓學(xué)生就篝火搭建方式進(jìn)行交流猜測(cè)，充分激發(fā)學(xué)生的好奇心，從而全身心投入到科學(xué)課堂中來(lái)。最后，還應(yīng)當(dāng)做好學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析，可通過(guò)繪制跨學(xué)科知識(shí)地圖，明確各單元知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，為課程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)支撐，擴(kuò)大教學(xué)知識(shí)的覆蓋面。

2.創(chuàng)設(shè)具體的任務(wù)情境

具體化、生活化的任務(wù)是STEM教學(xué)理念實(shí)施的重要依托，可用于初中科學(xué)教學(xué)的情境非常多，教師在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)立足課程主題，選擇具備時(shí)代特征的、學(xué)生感興趣的任務(wù)設(shè)定。以STEM理念為指導(dǎo)，首先，可以從工程化角度考量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造是工程化最突出的特征之一，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，該類(lèi)型任務(wù)的布置主要是為了鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，讓學(xué)生主動(dòng)開(kāi)拓思維，實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用。比如在《低碳生活》一課中，完全可以布置“廢物改造”的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活物品生產(chǎn)、制造、使用過(guò)程中的碳排放情況進(jìn)行深入了解，并思考如何通過(guò)循環(huán)利用、廢物改造降低碳排量，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生以班級(jí)、小組為單位對(duì)改造作品進(jìn)行展示和講解，激發(fā)其動(dòng)手創(chuàng)造、實(shí)踐探索的熱情。其次，還可以從技術(shù)化角度出發(fā)，向?qū)W生拋出具體的技術(shù)性問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探究發(fā)掘其中原理和本質(zhì)，總結(jié)出解決相關(guān)生活問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)[2]。

3.提供多樣工具與資源

STEM理念改變了單向灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探究，這固然能夠激發(fā)學(xué)生積極性，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，但同時(shí)也出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，那就是知識(shí)積累不足的問(wèn)題?？鐚W(xué)科的任務(wù)場(chǎng)景要求學(xué)生必須具備較為全面的知識(shí)體系，并能夠根據(jù)情境內(nèi)容自由調(diào)動(dòng)信息儲(chǔ)備，這對(duì)于初中階段學(xué)生來(lái)說(shuō)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，因此，教學(xué)中還應(yīng)關(guān)注到這一問(wèn)題癥結(jié)，有意識(shí)地為學(xué)生提供實(shí)用、便捷的輔助工具，筑牢信息資源基礎(chǔ)。初中科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)中，主要考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備、器材的供應(yīng)，同時(shí)輔以信息化工具，方便學(xué)生隨時(shí)查閱相關(guān)資料。當(dāng)前伴隨科技手段的進(jìn)步，新型信息化工具不斷涌現(xiàn)，教師可以在教材內(nèi)容基礎(chǔ)上，引入概念圖、SPSS、三維建模工具等，用直觀化的呈現(xiàn)方式為學(xué)生主動(dòng)探究提供支撐。同時(shí)教師也要主動(dòng)擴(kuò)張教學(xué)資源含量，以融入的方式擴(kuò)展學(xué)生視野，提升其核心素養(yǎng)[3]。

4.給予必要引導(dǎo)和啟發(fā)

STEM理念充分借鑒了建構(gòu)主義理論要點(diǎn)，個(gè)體學(xué)習(xí)的經(jīng)歷實(shí)際上就是圖式建構(gòu)和內(nèi)化的經(jīng)歷，在此過(guò)程中，學(xué)生原有知識(shí)框架有限，僅通過(guò)探究思考來(lái)發(fā)掘新知是非常困難的，還可能由于思考偏差發(fā)生錯(cuò)誤認(rèn)知，因此，適時(shí)提供引導(dǎo)和幫助是非常必要的。實(shí)踐操作時(shí)，教師要尤其關(guān)注以下幾點(diǎn)，一是要做好差異化分析，學(xué)生是獨(dú)立的個(gè)體，認(rèn)知風(fēng)格、思維方式等都存在較大差異，在獨(dú)立探索中所遇到的困難也不盡相同，因此，要通過(guò)觀察、交流等方式及時(shí)收集反饋，為學(xué)生梳理問(wèn)題癥結(jié)，啟發(fā)靈感，幫助學(xué)生打開(kāi)思維，規(guī)范邏輯。二是要控制好關(guān)鍵點(diǎn)，豐富的資源信息為學(xué)生提供了更多的思考方向，但同時(shí)也容易使之偏離主題，因此，課堂中要注意把控關(guān)鍵點(diǎn)，適時(shí)推動(dòng)課程發(fā)展，保證課程進(jìn)度。三是要采用多元化的引導(dǎo)手段，STEM理念中對(duì)教師角色的定位實(shí)際上與教學(xué)支架的內(nèi)涵不謀而合，它能夠在學(xué)生難以獨(dú)立完成任務(wù)時(shí)，適時(shí)給予推動(dòng)力，有效提升其對(duì)隱性知識(shí)的體悟。支架的形式十分多樣，除情境創(chuàng)設(shè)外，還可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、問(wèn)題提出等方式完成啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考，根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同，還可分為策略型支架、程序性支架等[4]，教師在初中科學(xué)教學(xué)中可靈活搭配使用。

5.革新課堂評(píng)價(jià)的方式

成績(jī)?cè)u(píng)定在教學(xué)環(huán)節(jié)中有著舉足輕重的位置，可以使學(xué)生客觀地認(rèn)知自身學(xué)習(xí)成果，獲得成就感和自我認(rèn)同，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足，改進(jìn)和優(yōu)化學(xué)習(xí)思維方式。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，科學(xué)學(xué)科多以紙筆測(cè)試為主，片面關(guān)注學(xué)生機(jī)械記憶成果，核心素養(yǎng)難以被全面反饋出來(lái)，這與重視綜合能力、關(guān)注趣味性、合作性的STEM理念顯然是相悖的。因此，在新教學(xué)路徑中，同樣要關(guān)注到學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方式的革新，使用形成性評(píng)價(jià)方式，在知識(shí)測(cè)驗(yàn)基礎(chǔ)上，加入量表、行為觀察等方式，為階段性教學(xué)及個(gè)體發(fā)展提供衡量依據(jù)，方便各主體及時(shí)改進(jìn)不足，完善教學(xué)與學(xué)習(xí)模式。同時(shí)評(píng)價(jià)主體和指標(biāo)也要適當(dāng)多元化，將學(xué)生、同伴納入評(píng)價(jià)主體范疇，對(duì)個(gè)體在科學(xué)學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出來(lái)的態(tài)度、參與度等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，促進(jìn)核心素養(yǎng)的提升。

結(jié)語(yǔ)

初中科學(xué)涵蓋了物理、化學(xué)、生物、地理等眾多領(lǐng)域知識(shí)，具有綜合性特征，能夠使學(xué)生邏輯思維能力、實(shí)踐運(yùn)用能力得到充分鍛煉，從而獲得核心素養(yǎng)的提升。因此，要充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)學(xué)科的重要意義，有意識(shí)地引入STEM教學(xué)理念，通過(guò)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)、學(xué)習(xí)支架的搭建降低學(xué)科認(rèn)知難度，凸顯學(xué)生主體地位，在平等、協(xié)作、活躍的課堂氛圍中，推動(dòng)STEM理念的融入。