基于STEM的初中科學教學的研究

徐國飛

摘要：STEM教育理念源于美國，是科學、技術、工程和數(shù)學的縮寫，旨在通過多學科知識資源的整合和利用，通過培養(yǎng)學生綜合思維，培養(yǎng)綜合型、復合型人才。因此，在初中科學教學中，滲透STEM教育理念，教師要基于學生發(fā)展為本，通過問題引導、項目學習、實踐探究、多元評價等，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)，促進全面發(fā)展。分析了STEM在初中科學教學中的應用意義，解讀其應用原則，并制定了有效實施措。

關鍵詞：STEM;初中科學;教學優(yōu)化;創(chuàng)新

中圖分類號：G633.98文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）04-053

在基礎教育課程改革綱要中明確指出：要實現(xiàn)課程綜合化，改變課程結構單一的局面，培養(yǎng)綜合型、復合型人才，促進學生全面發(fā)展。而STEM教育理念是基于跨學科間進行的整體教學規(guī)劃，不僅符合課程改革的要求，還可以在資源整合、探索的過程中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)。因此，本文分析了STEM在初中科學教學中的應用意義，解讀了其應用原則，并制定了有效實施措施。

一、STEM在初中科學教學中的應用意義

1.有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神

在傳統(tǒng)的教學中，對各個知識點內容都是單一講解，是以此節(jié)知識內容為本位，以解決此節(jié)知識點問題為核心展開的教學引導，雖然學生對此次所學內容有一個充分的了解和掌握。但是，在考試的時候，遇到綜合性問題的時候，便出現(xiàn)了知識混淆的現(xiàn)象，導致解題失誤，究其原因是創(chuàng)新思維能力不足，綜合思維發(fā)展受限。而STEM教育理念在初中科學教學中的融合，是基于科學、技術、工程和數(shù)學教育為一體展開的教學引導，這項跨領域教學輔助，不僅可以幫助其構建完整的知識體系，還可以在多維分析的過程中，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和綜合思維能力，使其得到科學素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、技術素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)。

2.有利于培養(yǎng)復合型人才

隨著社會的發(fā)展，要求在教學中，要培養(yǎng)綜合型人才，既要習得知識，還要靈活運用所學知識，將知識轉化為自身能力，靈活解決實際問題。而STEM教育理念在初中科學教學中的落實和應用，就有效達到了這一目標，在教學的時候，教師可以充分根據(jù)所教內容，結合多種知識、方法和技能，引導學生對問題進行探索分析，既可以激活思維，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)，又可以使其了解科學、技術、社會、工程、數(shù)學之間的聯(lián)系，使其關注科技發(fā)展，關注社會熱點問題，在綜合解決問題的過程中，樹立可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)綜合型、復合型人才。

二、STEM在初中科學教學中的應用原則

建構主義認為，知識不是線上的準確表征，只是一種假設和解釋，并不是最后的結論，不同的學生會有不同的理解。也就是說，在科學教學的過程中，滲透STEM教育理念，要重視每一個學生的參與，重視啟發(fā)引導，為其提供多種信息，在資源整合、開發(fā)利用的過程中，培養(yǎng)綜合思維能力和綜合素養(yǎng)。那么，為提高初中科學教學質量，教師在落實滲透STEM教育理念的時候，要遵從以下幾點原則，如：

第一，綜合性原則。是對教學內容的要求，旨在在教學實際的時候，能夠充分考慮科學、數(shù)學、技術、工程等學科知識的綜合性，為其提供多種信息資源，在多角度分析，多資源探索、整理的過程中，促進思維發(fā)展，培養(yǎng)理性精神，使其在解決實際問題的時候，能夠充分考慮各個學科知識，提高問題解決能力。

第二，啟發(fā)引導原則。是基于學生發(fā)展學習需求而提出，要知道素質教育要求，在教育教學中，不僅要讓學生學得知識，還要重視能力和品質的培養(yǎng)。因此，在落實STEM教育理念的過程中，要充分考慮學生的實際發(fā)展，重視啟發(fā)引導，以問題為輔助，在師生溝通、生生交流合作的過程中，促進全面發(fā)展，滲透多學科內容，培養(yǎng)多角度思維問題的能力，從而培養(yǎng)自主學習能力。

第三，社會實踐原則。是基于教學目標和課標要求而提出的。在傳統(tǒng)教學中，以單一講解為主，不僅限制了學生的思維發(fā)展，還不利于提高學生學習的積極性，而STEM教育倡導培養(yǎng)綜合型人才，使其能夠利用所學知識解決生活實際問題。因此，在教學中，要遵從社會實踐性的原則，通過社會實踐活動的開展，培養(yǎng)對知識靈活應用能力，實現(xiàn)學用貫通。

三、STEM在初中科學教學中的應用路徑

1.利用問題引導，培養(yǎng)綜合思維

問題是師生溝通的橋梁，也是活躍課堂氛圍，激活思維的重要途徑。因此，在初中科學教學中，滲透STEM教育理念，培養(yǎng)綜合思維，教師要重視問題設計和引導，利用多維提問的方法為輔助，綜合多資源內容進行問題啟發(fā)，在啟發(fā)引導、問題探索的過程中，實現(xiàn)知識整合，創(chuàng)新教學方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和綜合思維，讓學生在解決問題的時候，能夠從多個視角進行問題分析，從而提高問題解決能力，設計出最優(yōu)問題解決方案。例如，在教學《動物的行為》的內容時，主要是通過對動物行為的研究，可以與動物建立更好的關系，理解行為對動物生存的意義。那么，在學習的時候，教師可以以問題為導向，從科學、技術、工程和數(shù)學方面進行設問引導，如：首先，教師可以利用信息技術手段為學生播放不同種類動物的行為表現(xiàn)，在視頻觀看的過程中，讓學生結合數(shù)學統(tǒng)計知識，對不同種類動物的運動行為進行分類，設計動物行為表格;其次，從科學角度，讓學生思考動物行為的產(chǎn)生對人類和動物生存有什么意義？最后，設計開放性問題，讓學生利用科學技術和工程設計，到動物園進行切實觀看，記錄分析動物有哪些行為？行為產(chǎn)生的原因是什么？行為產(chǎn)生有何意義進行探索分析，設計調查報告。通過問題引導的方法，培養(yǎng)學生綜合思維，在落實STEM教育理念的同時，培養(yǎng)科學探究精神。

2.運用項目學習，實現(xiàn)知識整合

項目學習法是以一個明確的項目為核心，將學習的主動權返給學生，在項目探索、自主學習的過程中，促進對知識的理解，提高自主學習能力。那么，為滲透STEM教育理念。實現(xiàn)知識整合，可以利用項目學習的方法為輔助，綜合多知識內容，在跨領域的同時，設計項目主題，引導其進行自主探索，這樣既可以保證學生處于教學主體地位，又可以激發(fā)求知探索欲望，為其提供發(fā)展自我、提升自我的平臺。例如，在教學《牛頓第一定律》科學內容時，重點是引導學生探究阻力對物體運動的影響，那么，在此教學中，可以以組為單位，以項目“探究阻力對物體運動的影響”為核心，讓學生小組，針對這一項目實驗探究的整個過程進行工程設計，使其運用科學方法設計實驗探究內容，運用數(shù)學統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析等，通過表格規(guī)劃的方法，如：

引導其針對項目進行觀看分析，結合數(shù)學統(tǒng)計知識，在數(shù)據(jù)分析的同時，認識小車受到的阻力越小，它運動的距離越遠的科學道理。從而促使學生就“若小車受到的阻力為零，那么小車就會一直做勻速直線運動嗎？”進行推理。最后讓學生小組，根據(jù)項目實施情況和項目遇到的問題，以及問題解決方案和成果進行交流分享，在項目學習探究，知識整合的過程中，滲透STEM教育理念，培養(yǎng)科學探究精神，培養(yǎng)綜合思維能力，從而促進學生的全面發(fā)展，讓學生能夠靈活運用科學、技術、工程、數(shù)學等知識進行項目探索學習，提高對項目的認識和理解，增強科學教學質量。

3.開展實踐探究，達到學用貫通

實踐探究法在初中科學教學中的應用，打破了傳統(tǒng)講授教學的模式，是以活動為載體，在真實參與、實踐體驗的過程中，運用所學知識解決生活實際問題，可以應用于課前預習調查，也可以應用于課后作業(yè)鞏固等，既創(chuàng)新科學教學模式，又可以發(fā)揮學生的主體作用，達到學用貫通的目的，使其在解決問題的時候，通過多視角分析、多維度探索等，達到有效解決。例如，在教學《物質的酸堿性》科學內容時，會涉及到酸堿指示劑的內容，那么，為培養(yǎng)學生動手操作能力，達到學用貫通。在課后布置作業(yè)的時候，可以開展實踐探究活動“自制酸堿指示劑—花青素”讓學生搜集生活中的紫甘藍、黃色萬壽菊、紅粉玫瑰花等，剪碎加入少量二氧化硅和酒精，進行過濾，然后加入少量稀鹽酸和氫氧化鈉溶液進行制作探究。通過花青素的制作，讓學生能夠理解PH值所表示的含義，然后讓學生尋找簡單的技術和方法保存花青素，通過計算一張濾紙，最多能夠制成多少規(guī)格的花青素試紙數(shù)的過程，培養(yǎng)節(jié)約材料、綠色實驗的意識。最后讓學生利用酸堿指示劑花青素，檢驗廚房用品的酸堿性，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，實現(xiàn)有效應用。通過實踐探究活動的開展，在真實參與、切實體驗的過程中，提高學生的應用能力，培

養(yǎng)科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)，促進全面發(fā)展。

4.采用多元評價，促進全面發(fā)展

基于STEM教育理念的初中科學課堂教學評價，不是為了了解學生對教學目標的掌握情況而展開的，而是通過評價，促進學生學習和發(fā)展，提高學生的綜合素養(yǎng)。因此，在初中科學教學中，為充分發(fā)揮STEM教育的落實價值，可以開展多元、多維評價。例如，在教學《地球的自轉》科學內容時，重點是讓學生能夠認識現(xiàn)代社會中各種地理現(xiàn)象的原因，培養(yǎng)學生懂得生活、善于生活、熱愛生活的品質。那么，在點評階段可以圍繞以下內容進行分析：

課堂觀察：教師播放學生在課堂學習中的行為和形態(tài)，使其對自身在課堂中的表現(xiàn)有一個清楚地了解，展示學生、師生問題交流情況，以及地球自轉演示視頻、地球自轉示意圖、時差的計算等，通過課堂實際觀察分析，讓學生進行自評和互評，在評價中，結合學生對地球自轉的科學認識，動手制作地球儀模型，以及演示地球自轉工程設計和計算生活中時差問題等，多維評價和觀察學生的學習情況，促進其認識不足，通過點評提高學生的學習能力。

作品分析法：點評最直接有效的方法，就是通過學生動手制作的成品和科學實驗報告，以及動手實踐情況進行分析點評。如，在地球自轉學習中，學生借助地球儀或者水瓶正確演示地球自轉方向，根據(jù)實踐繪制自轉示意圖，以及利用橡皮泥手工制作地球儀等作品，進行客觀點評，在小組點評，作品賞析的過程中，提高學習能力，讓學生通過點評認識自身在學習過程中的不足，激發(fā)學習探究的欲望。

最后，由教師根據(jù)課堂實錄和作品等，將資源發(fā)布在校園平臺，讓其它學科教師進行點評分析，從不同維度進行客觀評價，在評價的過程中，讓學生從科學、技術、工程和數(shù)學等方面對此次學習過程進行分析，認識不足，提高自我學習能力。從而促進全面發(fā)展，提高初中科學教學質量。

綜上所述，基于STEM在初中科學教學中的應用，不僅可以促進思維發(fā)展，培養(yǎng)綜合型人才，還可以創(chuàng)新教學內容和教學模式，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。因此，教師一定要重視STEM教育理念的落實，認識其教學的價值和原則，然后利用問題引導法、項目學習法、實踐探究法、多元評價法，提高教學效果，促進全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]王承.在初中科學教學中促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的策略闡釋[J].科學咨詢（教育科研），2020（10）：287.

[2]陳堅滎.融合STEM理念的初中科學教學實踐探索[J].新智慧，2020（9）：8.

[3]謝杰妹，朱麗麗.基于STEM元素的初中科學課堂教學范式的架構[J].中學物理教學參考，2020，49（7）：12-16.

（作者單位：浙江省臨海市臺州學院附屬中學，浙江 臨海 317000）