STEM 教育視域下小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐研究

冉春燕 孫元利

摘要：在課堂整合的時代背景下，STEM教育在國內(nèi)外科學(xué)教育界掀起了熱潮。本文旨在探索stem教育理念下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐探尋，形成STEM科學(xué)課堂模式。通過研究小學(xué)教材中經(jīng)典的探究性課例——《建高塔》，尋找STEM教育理念與科學(xué)課堂教學(xué)中的結(jié)合元素，激發(fā)學(xué)生探究積極性，提高課堂的活力，展示STEM教育的意義和價值。

關(guān)鍵詞：STEM教育 ?小學(xué)科學(xué) 教學(xué)實踐

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，小學(xué)科學(xué)課程是一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的基礎(chǔ)性課程。其基本理念是面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究式教學(xué)，保護(hù)好奇心，突出學(xué)生主體性地位[1]。

STEM是基于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，將各學(xué)科的特點進(jìn)行綜合，找到科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間存在著的相互支撐、相互發(fā)展和相互補(bǔ)充的關(guān)系。教育界對STEM教育有不同的理解，但其核心思想相同，即將四門學(xué)科融為一體，應(yīng)用于課程中，用于解決實際性問題。

一、小學(xué)階段的STEM教育特點

跨學(xué)科綜合性：STEM教育的核心特征就是跨學(xué)科性，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用多科知識解決實際問題[2]。

真實情境性：STEM教育的關(guān)鍵特征就是情境性，強(qiáng)調(diào)教師作為情境的創(chuàng)設(shè)者，將知識置于真實的情境中，緊密聯(lián)系生活。

實踐性：STEM教育強(qiáng)調(diào)工程技術(shù)實踐，在實踐中整合學(xué)科，建構(gòu)知識體系[3]。

團(tuán)隊協(xié)作性：STEM課程項目的設(shè)計中，通常都包含科學(xué)研究、工程設(shè)計的過程。合作學(xué)習(xí)是學(xué)生主要的學(xué)習(xí)方式。

趣味性：小學(xué)階段的STEM教育最吸引學(xué)生的特征就是趣味性。

二、小學(xué)階段STEM教育融入科學(xué)教學(xué)的必要性

（一）以問題/項目為途徑

STEM教育以問題/項目為實現(xiàn)途徑，強(qiáng)調(diào)在問題/項目完成的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

（二）以跨學(xué)科為核心

基于學(xué)科，但不局限于某一學(xué)科，或者過于注重學(xué)科的邊界，運(yùn)用多學(xué)科綜合知識解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和問題解決能力。

（三）以新技術(shù)為支撐

以技術(shù)為橋梁，實現(xiàn)跨學(xué)科整合為特征，關(guān)注新技術(shù)及其實踐應(yīng)用為主要原則，培養(yǎng)能夠綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實際問題的復(fù)合型創(chuàng)新人才。

（四）以滿足孩子的個性化發(fā)展為基點

基于理念，在學(xué)校整體課程的框架下，有團(tuán)隊、有方案、有目的地開展STEM教育，以創(chuàng)新精神和終身發(fā)展為目標(biāo)來架構(gòu)STEM課程體系。

三、構(gòu)建STEM教育理念下的科學(xué)課堂模式

科學(xué)來源于生活，STEM 教育理念指導(dǎo)下的科學(xué)課堂教學(xué)更貼近生活，有利于培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科知識鏈接與整合的能力，注重不同學(xué)科知識之間的融合，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念、提升學(xué)生動手實踐技能，通過聯(lián)系生活實際加強(qiáng)對所學(xué)知識的運(yùn)用和理解，形成具有STEM元素的科學(xué)課堂模式。在教學(xué)實踐活動中，STEM教育注重學(xué)生的直接經(jīng)驗，鼓勵學(xué)生在真實情境中開展科學(xué)探究，采用實驗設(shè)計、創(chuàng)意發(fā)明、手工制作等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破了“坐著不動”的課堂模式，鼓勵學(xué)生做中學(xué)、玩中學(xué)，形 成以主動、探索、體驗、創(chuàng)作為特征的新型學(xué)習(xí)方式。[4]

三、 STEM教育理念下的科學(xué)教學(xué)實踐探索——《建高塔》為例

《建高塔》是基于科學(xué)教科版六年級上冊的STEM實踐類課程。本課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“框架結(jié)構(gòu)”這一課，研究了形狀與承重的關(guān)系，同時，他們還知道一些物體的形狀和結(jié)構(gòu)的作用。已具備初步的思維能力、實驗設(shè)計操作能力和運(yùn)用所學(xué)知識去探索和解決簡單的實際問題的能力。

本課的設(shè)計之中，既有科學(xué)原理“上小下大、上輕下重”的物體更穩(wěn)定。又有工程設(shè)計礦泉水瓶“高塔”，還有技術(shù)層面的制作“高塔”，當(dāng)然還有簡單的數(shù)學(xué)的知識測量比較塔高。我們最后對高塔的評價還有制作的美觀即藝術(shù)指標(biāo)。屬于典型的STEM+科學(xué)課程。

（一）課程任務(wù)

從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，從他們熟悉的生活中高的建筑入手，觀察大量的個案，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些建筑的共同特點，即高建筑不容易倒的特點——上小下大，上輕下重。

學(xué)生以合作學(xué)習(xí)的形式，先研究一個礦泉水瓶怎么樣最不容易倒，通過實踐得出一個礦泉水瓶正著放比倒著放穩(wěn)固，瓶中水量一半也是最穩(wěn)固，為后面的動手制作環(huán)節(jié)提供方法。

（二）教學(xué)過程

一是發(fā)現(xiàn)。出示多個礦泉水瓶、膠帶、水、沙子等實驗材料。學(xué)生在明確評價標(biāo)準(zhǔn)后，根據(jù)上個環(huán)節(jié)得到的方法，思考最好的搭建方法。

二是設(shè)計。根據(jù)已有搭建方法，按照上小下大，上輕下重的原理，畫出設(shè)計圖，運(yùn)用力學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科知識，并從理論上論證穩(wěn)定性，從設(shè)計圖上凸顯美觀性。

三是制作。動手制作是STEAM課程的核心，根據(jù)充分的發(fā)現(xiàn)、設(shè)計，利用正確的的原理之后，依據(jù)設(shè)計圖，合作學(xué)習(xí)的方式，動手動腦，完成高塔的搭建任務(wù)。

四是測試與評價。最后進(jìn)行穩(wěn)定性測試：將每個小組所建的高塔在斜面上兩兩對比，比較作品的穩(wěn)定性。課堂實踐教學(xué)過程中，我們采取的主要評價方式是生生互評和教師評價，全班流動觀察自己的作品和他人的作品，并提出修正建議，這樣做的好處是收到更多改進(jìn)意見，由個人建議——小組共識——班級共識，建構(gòu)思維，從而發(fā)現(xiàn)作品的不足、發(fā)揚(yáng)優(yōu)點。

五是修正與總結(jié)。學(xué)生在老師的指引下，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)歷了觀察，發(fā)現(xiàn)，猜想，實驗驗證，結(jié)論的過程。師生共同總結(jié)今天的學(xué)習(xí)過程，幫助學(xué)生梳理經(jīng)歷的科學(xué)探究步驟和STEAM課程的特點，利于形成知識結(jié)構(gòu)，應(yīng)用遷移，啟發(fā)他們生活中持續(xù)應(yīng)用。

STEM 教育理念下的科學(xué)教學(xué)具有極強(qiáng)的實踐性和動態(tài)性。教師在執(zhí)教的過程中需要給學(xué)生搭建知識框架，從而有效開展STEM教育理念下的科學(xué)教學(xué)實踐，更加有利于學(xué)生提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，有利于終身發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部.全日制義務(wù)教育科學(xué)（3-6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）[M].北京： 北京師范大學(xué)出版，2001.

[2]賈璐，STEM 教育：內(nèi)涵、必要性與路徑[J]. 基礎(chǔ)教育研究.2019.05

[3]黃樺.基于 STEM 教育理念的科學(xué)教學(xué) [J]. 教學(xué)與管理，2018（7）：109-112

[4]中小學(xué)教育：STEM教育在學(xué)校如何真正落地！[EB/ OL].（2018-10-27）[2019-12-20].http：//www.jyb.cn/ zgjyb/201810/t20181027_1254026.html