基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開發(fā)實(shí)踐研究

姜艷虹

摘 要：本文在STEM 教育理念的指導(dǎo)下，制定了生活化實(shí)驗(yàn)的一般開發(fā)過程，并以教科版小學(xué)科學(xué)六年級上冊《建高塔》一課為例，結(jié)合一般開發(fā)過程設(shè)計出融合 STEM 教育理念的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的具體案例。

關(guān)鍵詞：STEM;生活化實(shí)驗(yàn);開發(fā)

一、STEM教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)教育概述分析

（一）STEM教育概述

針對 STEM 教育，目前學(xué)術(shù)界還未形成共識。華東師范大學(xué)趙中建教授認(rèn)為STEM 教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）這四個英語單詞首字母的縮寫，將原本分散的四門學(xué)科集合成一個整體[1]。

（二）小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)教育概述

生活化實(shí)驗(yàn)就是基于學(xué)生的生活實(shí)際，從學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)歷、認(rèn)識水平和能力出發(fā)，利用學(xué)生日常生活中熟悉的事物，通過一定的組織與設(shè)計用于探究科學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)活動中。生活化實(shí)驗(yàn)主要具有以下特點(diǎn)[2]：（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生活化;（2）實(shí)驗(yàn)情境生活化;（3）實(shí)驗(yàn)材料生活化;（4）探究方法生活化。

二、基于 STEM 的生活化實(shí)驗(yàn)一般開發(fā)過程

通過分析與研究，本文提出了如下圖所示的開發(fā)過程，旨在讓學(xué)生在獲取知識的同時創(chuàng)新能力以及創(chuàng)造能力也得到提升。該過程如下所示。

（一）實(shí)驗(yàn)分析

在實(shí)驗(yàn)開發(fā)前期，我們需要針對整個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面系統(tǒng)分析，其中包括教材分析和學(xué)情分析。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計

它是在確立課題和詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上主要針對教學(xué)流程的設(shè)計，是開發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教學(xué)基本環(huán)節(jié)的具體設(shè)計內(nèi)容如下：

（1）創(chuàng)設(shè)生活情境

依據(jù)學(xué)生的年齡和生活經(jīng)歷等特點(diǎn)呈現(xiàn)利于學(xué)生理解并能激發(fā)探究興趣的生活化情境，例如呈現(xiàn)生活中的某個現(xiàn)象或問題、做游戲、猜謎語、講故事、看動畫片等情境。

（2）提出情境問題

教師根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境順勢引出課題，讓學(xué)生明白需要探究的解決問題，明確探究任務(wù)。

（3）設(shè)計建構(gòu)

師生一起對情境問題的解決方案進(jìn)行詳細(xì)的分析，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計、實(shí)驗(yàn)草圖的繪制以及實(shí)驗(yàn)作品的檢測。

（4）模型檢驗(yàn)

學(xué)生分小組向全班呈現(xiàn)本組的實(shí)驗(yàn)成果，并按照一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測模型能否達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)或水平，判斷其能否反映一定的科學(xué)原理，幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行進(jìn)一步的完善與優(yōu)化。

（三）評價交流

為了提高學(xué)生科學(xué)探究的積極性，很有必要在合適的時機(jī)對學(xué)生的科學(xué)探究活動進(jìn)行恰當(dāng)?shù)挠行гu價?？梢杂山處焷碓u價，也可以由學(xué)生進(jìn)行自我評價或?qū)W生相互評價。

三、基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)具體開發(fā)案例

根據(jù)本研究提出的基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)過程，選取教育科學(xué)出版社出版的科學(xué)教材（以下簡稱“教科版《科學(xué)》教材”）中《建高塔》這一課內(nèi)容進(jìn)行的拓展實(shí)驗(yàn)開發(fā)。

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析

《建高塔》是教科版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第二單元《形狀與結(jié)構(gòu)》中的第六課。本課是繼對框架結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)之后進(jìn)一步對塔一類的物體進(jìn)行探究，認(rèn)識塔一類的物體穩(wěn)定性的原因。本課將引導(dǎo)學(xué)生用生活中最常見的胡蘿卜來搭建一座框架結(jié)構(gòu)的塔，經(jīng)歷一個完整的科學(xué)探究過程，加深對前面框架結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，為后面的對橋的結(jié)構(gòu)探究打下基礎(chǔ)。

（二）學(xué)情分析

雖然本節(jié)課是六年級的課程，但是本次授課對象為五年級的學(xué)生，他們已經(jīng)知道三角形結(jié)構(gòu)具有結(jié)實(shí)且不容易變形的特點(diǎn)。但是，像塔一類物體的穩(wěn)定性原理的思考是缺乏的，學(xué)生對“上小下大”的物體穩(wěn)定性是具有一定的認(rèn)識的，但缺乏證據(jù)的支持。

（三）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)生活化情景

【教師】通過視頻的形式介紹世界上比較著名的幾座高塔。

環(huán)節(jié)二：提出情景問題

【教師】假如你是一名建筑設(shè)計師，能否利用我們身邊常見的一些材料，為我們的城市設(shè)計制作一座高塔模型呢？

環(huán)節(jié)三：設(shè)計建構(gòu)高塔模型

【教師】其實(shí)作為一名設(shè)計師，需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成作品的設(shè)計和搭建，所以今天這節(jié)課我們需要在30分鐘內(nèi)完成胡蘿卜塔的搭建。那么，在搭建之前我們應(yīng)該做什么呢？

【學(xué)生】以小組為單位在設(shè)計圖紙上繪制自己的設(shè)計草圖

【準(zhǔn)備】向每個小組分發(fā)以下材料：約120g胡蘿卜、100根牙簽、小刀、硬紙板。

【學(xué)生】根據(jù)“高塔模型”設(shè)計草圖，小組合作在30分鐘內(nèi)完成搭建。

環(huán)節(jié)四：高塔模型的檢驗(yàn)與優(yōu)化

【學(xué)生】各小組領(lǐng)取材料，成員分工合作，根據(jù)設(shè)計方案制作胡蘿卜高塔模型。

【教師】在搭建胡蘿卜塔的過程中，如果覺得自己小組之前的設(shè)計存在問題，請分析設(shè)計中存在的問題，尋找改進(jìn)方法，修改原有設(shè)計草圖。

環(huán)節(jié)五：評價交流

【教師】完成的小組可以參與評選以下幾個獎項：“最高高塔獎”“最佳創(chuàng)意獎”“最佳穩(wěn)固獎”。以上獎項的評比要求之一是設(shè)計圖紙與實(shí)際作品要保持一致，同時我們這節(jié)課是要建高塔，所以第二個要求是塔的高度至少要30cm。

四、總結(jié)反思

小學(xué)科學(xué)課程本身就有一門綜合性的課程，需要針對學(xué)生身邊的現(xiàn)象從物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四個領(lǐng)域，綜合呈現(xiàn)科學(xué)知識和科學(xué)方法。針對現(xiàn)階段基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，還需要我們教師不斷的學(xué)習(xí)與努力。因此，作為一名小學(xué)科學(xué)教師，我們要將身邊常見的生活現(xiàn)象引進(jìn)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，并在實(shí)踐中尋求正確的教育方案，促使 STEM 教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)高效進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙中建. STEM：美國教育戰(zhàn)略的重中之重[J]. 上海教育，2012，11：16-19.

[2]武艷霞.基于 STEM 的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)[D].西華師范大學(xué)，2017.

（浙江省金華市賓虹小學(xué)）