STEAM教育融入小學(xué)科學(xué)的路徑探索

孟海玲

【摘? ? 要】STEAM教育理念將科學(xué)、工程、技術(shù)、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五大教育板塊融入教學(xué)活動(dòng)中，依靠對多層次教育資源的整合來提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。小學(xué)科學(xué)課程表現(xiàn)出了多元化、層次化的基本授課特點(diǎn)，借助STEAM理念重新策劃小學(xué)科學(xué)教學(xué)，將為學(xué)生帶來不一樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。本文對STEAM教育融入小學(xué)科學(xué)的路徑進(jìn)行探索。

【關(guān)鍵詞】STEAM;小學(xué)科學(xué);融合策略

中圖分類號：G623? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1006-7485（2021）17-0070-03

Exploration on the Path of Integrating Steam Education into Primary School Science

（HuangJue Primary School， Hanjiang District， Yangzhou City， Jiangsu Province，China）MENG Hailing

【Abstract】STEAM education concept integrates science， engineering， technology， art and mathematics into teaching activities， and relies on the integration of multi-level education resources to improve students' comprehensive quality. Primary school science curriculum shows the basic teaching characteristics of diversification and hierarchy. With the help of STEAM concept， replanning primary school science teaching will bring students different learning experience. This paper explores the path of integrating STEAM education into primary school science.

【Keywords】 STEAM; Primary school science;Integration strategy

美國國家科學(xué)委員會（National Science Board）代表NSF發(fā)布主題為《改善所有美國學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)》的公開信，在公開信中，將科學(xué)、技術(shù)等五大素養(yǎng)視為學(xué)生必須掌握的內(nèi)在素質(zhì)，從而揭開了STEAM教育的序幕。

一、Science（科學(xué)）：培養(yǎng)科學(xué)興趣

小學(xué)科學(xué)課程承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力與科學(xué)思維的重要任務(wù)。在教學(xué)指導(dǎo)活動(dòng)中，一切與科學(xué)有關(guān)的理論知識、現(xiàn)實(shí)活動(dòng)構(gòu)成了科學(xué)課程的教育基石。STEAM理念將“科學(xué)（Science）”視為該理念中的第一執(zhí)行要素，強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維在教學(xué)中的體現(xiàn)，這一教學(xué)觀念與小學(xué)科學(xué)課程相互呼應(yīng)，進(jìn)一步幫助學(xué)生掌握了基本的學(xué)習(xí)思路。在融合STEAM開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的過程中，教師可嘗試對“科學(xué)”的核心概念進(jìn)行應(yīng)用，以此來為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)、互動(dòng)和交流的機(jī)會。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級上冊“空氣占據(jù)空間嗎”的教學(xué)為例，結(jié)合科學(xué)知識，教師可帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生了解空氣的神奇之處。在開始教學(xué)之前，先引導(dǎo)學(xué)生對教學(xué)對象形成初步的了解：教師給出思維導(dǎo)圖，要求學(xué)生配合關(guān)鍵詞“空氣”，對空氣的性質(zhì)、功能進(jìn)行總結(jié)。在結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)思考后，學(xué)生給出如下答案：呼吸需要空氣，空氣能夠流動(dòng)……這是基于基本功能的認(rèn)知，是生活經(jīng)驗(yàn)的積累。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識，教師可通過多媒體視頻向?qū)W生展示空氣存在的不同環(huán)境，并向?qū)W生提出問題：“作為看不見的材料，空氣是否會占據(jù)空間？”引導(dǎo)學(xué)生利用塑料包裝袋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：用包裝袋“捕捉”空氣，發(fā)現(xiàn)包裝袋鼓起，按壓包裝袋，有明顯的“彈性”，證明空氣是會占據(jù)空間的。在條件允許的情況下，可帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度科學(xué)實(shí)驗(yàn)，思考如何壓縮空氣的體積，空氣占據(jù)的空間大小受到哪些因素的影響。教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)空氣的有關(guān)知識，探究物質(zhì)形態(tài)的變化特點(diǎn)，將能為學(xué)生掌握科學(xué)知識創(chuàng)造新的條件。

二、Technology（技術(shù)）：豐富學(xué)習(xí)經(jīng)歷

“技術(shù)（Technology）”是幫助學(xué)生掌握科學(xué)技能、訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用能力的重要手段。在現(xiàn)代教學(xué)指導(dǎo)活動(dòng)中，合理應(yīng)用技術(shù)能夠幫助學(xué)生掌握教學(xué)與實(shí)踐的一般特點(diǎn)，在實(shí)踐操作的過程中掌握核心教學(xué)知識。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，“技術(shù)”的缺失是教學(xué)環(huán)節(jié)所面臨的首要難題。首先，實(shí)驗(yàn)技術(shù)缺失。實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)不受重視，學(xué)生缺乏開展實(shí)驗(yàn)、分析科學(xué)知識的必要條件;其次，教學(xué)技術(shù)缺失。以“教”為核心的教學(xué)模式依舊占據(jù)主導(dǎo)位置，在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，多種科學(xué)素材頻繁出現(xiàn)在課堂上，但學(xué)生只能聽、看，其并不能獲得主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)知識的機(jī)會。只有教師重視“技術(shù)”，解決硬件配置的矛盾問題，才能加快小學(xué)科學(xué)課程的進(jìn)化速度。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，教師可借助教學(xué)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)落實(shí)小學(xué)科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)工作，開發(fā)學(xué)生的科學(xué)技能與科學(xué)思維，依靠實(shí)操重新規(guī)劃科學(xué)教學(xué)模式。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級上冊“魚類”的教學(xué)為例，學(xué)生需要在學(xué)習(xí)這一課程的過程中結(jié)合實(shí)驗(yàn)了解魚類生物的特點(diǎn)。在以往的教學(xué)活動(dòng)中，這一過程被教師給出的圖片、教學(xué)視頻所取代，整體的教學(xué)效率得不到保障。而在小學(xué)科學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可配合“技術(shù)”引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)：要求學(xué)生準(zhǔn)備不同的魚，觀察魚在空氣中、水中的活動(dòng)狀。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生配合生物材料進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出結(jié)論：在空氣中，魚出現(xiàn)了明顯的掙扎，看起來很痛苦;但在水下，魚看起來很自由。根據(jù)物理現(xiàn)象，學(xué)生提出不同的結(jié)論：部分學(xué)生認(rèn)為空氣中的一些物質(zhì)導(dǎo)致魚痛苦，所以魚會掙扎;部分學(xué)生認(rèn)為魚適應(yīng)不了岸上的環(huán)境，所以會不斷掙扎。此時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生探究魚的生理構(gòu)造，對魚的生長特點(diǎn)進(jìn)行分析。當(dāng)學(xué)生理解到“腮”與“肺”的區(qū)別后，新的問題又會出現(xiàn)：是否所有的“魚”都有腮？有沒有用肺呼吸的“魚”？教師可利用網(wǎng)絡(luò)搜集資料。借助技術(shù)，教師能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的安全性、規(guī)范性，完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)任務(wù)。對于一些較為危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)材料，如汽油等，可在信息技術(shù)的支持下完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

三、Engineering（工程）：學(xué)生獨(dú)立探究

從小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)要求來看，STEAM理念中的“工程（Engineering）”與現(xiàn)實(shí)的教育活動(dòng)之間似乎并不存在著任何聯(lián)系。但在現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)中，小學(xué)科學(xué)課程已經(jīng)受到教師、教學(xué)資源的同步影響，形成了系統(tǒng)化、專業(yè)化的教學(xué)模式。教師在開展教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)遵循著從探究到實(shí)驗(yàn)、從實(shí)驗(yàn)到總結(jié)的一般教學(xué)結(jié)構(gòu)，在一定程度上構(gòu)建了程序化的教學(xué)模式。此外，教師對教學(xué)活動(dòng)中的“工程（Engineering）”要素投入足夠的重視，也能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生參與科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的積極性。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級上冊科學(xué)“導(dǎo)體和絕緣體”的教學(xué)為例。學(xué)生對“電”已經(jīng)很熟悉了，因?yàn)槲覀儠r(shí)刻生活在有電的環(huán)境下;但回到現(xiàn)實(shí)，“電”又是陌生的，因?yàn)槲覀儫o法說明“電”的概念。教師可要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合自己的所見所聞嘗試分析“電的傳輸特點(diǎn)”。部分學(xué)生認(rèn)為，電能夠在任何環(huán)境下傳輸是因?yàn)殍F絲、鋼鐵、人體都能夠?qū)щ姡半姟笔侨f能的;部分學(xué)生則給出否定意見：電工在維修電路的時(shí)候會佩戴絕緣手套，是為了隔絕與電的接觸，證明電并非在任何環(huán)境下都能夠流動(dòng)。此時(shí)，教師可利用小燈泡、導(dǎo)線等材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察在以導(dǎo)線、橡皮筋分別為連接材料時(shí)，燈泡的閃亮狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1表明，橡皮筋并不具備“通電”的功能。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題：電在什么條件下能夠傳播？能夠?qū)щ?、不能?dǎo)電的材料分別叫什么？“工程”將小學(xué)科學(xué)課程改造成了系統(tǒng)化的教學(xué)課程。因此，教師在嘗試落實(shí)教學(xué)工作的過程中，可構(gòu)建從提問到探究，再到推導(dǎo)的全新教學(xué)模式，提出問題，反駁觀點(diǎn)，讓學(xué)生的思維變得更活躍。

四、Art（藝術(shù)）：感受科學(xué)之美

小學(xué)科學(xué)課程中所包含的“美”是一種建立在理性思維之下的“美”。在教學(xué)活動(dòng)中，其只能為學(xué)生帶來獲取知識的滿足感，而不能使小學(xué)生獲得視覺上、情感上的享受。對于小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程來說，教學(xué)活動(dòng)是否能夠激發(fā)個(gè)人的興趣、是否能夠調(diào)動(dòng)個(gè)人的學(xué)習(xí)欲望這兩個(gè)問題直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是否是好的。當(dāng)教師直接將枯燥的科學(xué)知識傳遞給學(xué)生時(shí)，學(xué)生的求知欲雖然在逐步發(fā)展，但其掌握科學(xué)知識的能力卻在不斷下降，對于科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的興趣愈發(fā)薄弱。教師結(jié)合STEAM理念中的“藝術(shù)（Art）”元素重新補(bǔ)充小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，則能夠在開發(fā)學(xué)生智慧的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中獲得能力、取得進(jìn)步。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級下冊“用種子繁殖”的教學(xué)為例，教師可利用種子引導(dǎo)學(xué)生開展探究實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備不同植物的種子，要求學(xué)生利用種子種植植物，觀察植物的生長狀態(tài)。在初步進(jìn)行探究的過程中，學(xué)生認(rèn)為只要有土壤和水，種子就一定會萌發(fā)，從而將種子隨意丟棄在土里。在一段時(shí)間的試驗(yàn)后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)土中的種子已經(jīng)腐爛。這時(shí)，教師可導(dǎo)入第二環(huán)節(jié)的教學(xué)工作，引導(dǎo)學(xué)生分析種子腐爛的原因，配合植物種子、自來水、泥土等材料繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一過程中，學(xué)生開始對水的用量、植物的光照環(huán)境等要素進(jìn)行控制，保障植物生長的科學(xué)條件。教師可要求學(xué)生配合Excel記錄植物種子的成長速度，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié);在探究了種子萌發(fā)的條件后，將植物做成標(biāo)本，對自己的科學(xué)探究歷程進(jìn)行保存。

五、Mathematics（數(shù)學(xué)）：形成理性思維

數(shù)學(xué)以鍛煉學(xué)生的理性思維為第一目標(biāo)。教師在科學(xué)課程中融入STEAM理念中的“數(shù)學(xué)（Mathematics）”思想，能夠使學(xué)生站在邏輯、客觀規(guī)律的角度思考問題，從而看透科學(xué)的本質(zhì)。在以往的小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)工作極為單調(diào)：教師給出某一科學(xué)原理與科學(xué)知識，然后要求學(xué)生對科學(xué)現(xiàn)象背后所包含的哲理進(jìn)行總結(jié)、分析，一旦學(xué)生遇到瓶頸，教師會直接給出答案，這種教學(xué)模式削弱了問題的價(jià)值，不利于學(xué)生理性思維的發(fā)展。要將STEAM理念融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可將數(shù)學(xué)帶入到教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，借助數(shù)學(xué)中的理性知識引導(dǎo)學(xué)生感悟科學(xué)的核心魅力。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)“太陽”的教學(xué)為例，教師可要求學(xué)生利用數(shù)學(xué)課程中所掌握的統(tǒng)計(jì)圖、表格等材料完成科學(xué)探究任務(wù)。教師可要求學(xué)生準(zhǔn)備溫度計(jì)，以每個(gè)小時(shí)為時(shí)間點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生利用統(tǒng)計(jì)圖對最高溫度、最低溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用基本的數(shù)學(xué)方法掌握科學(xué)知識。在統(tǒng)計(jì)的過程中，學(xué)生可能會主動(dòng)提出不同的問題：中午太陽高照，但為何下午兩點(diǎn)左右的氣溫普遍最高？夜晚沒有太陽，但在太陽升起前一小時(shí)，氣溫明顯降低，氣溫的變化與時(shí)間存在著哪些關(guān)系？教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中借助統(tǒng)計(jì)圖對溫度進(jìn)行記錄，然后思考太陽的功能，能夠?yàn)楹罄m(xù)的總結(jié)活動(dòng)提供可視化材料。

六、總結(jié)：感悟科學(xué)之法

總結(jié)活動(dòng)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中并不受重視，由于各個(gè)板塊沒有建立相應(yīng)的聯(lián)系關(guān)系，學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的積極性并不高。要將理念融入小學(xué)科學(xué)課程中，教師應(yīng)從STEAM理念的多元化特點(diǎn)中尋找經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建多模塊、多元素的教學(xué)模式，及時(shí)總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級下冊“熱脹冷縮”的教學(xué)為例，教師可要求學(xué)生在以往的教學(xué)活動(dòng)中吸取經(jīng)驗(yàn)，以此來幫助學(xué)生掌握科學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。在以往的科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生依靠對比、試驗(yàn)和總結(jié)等方式對科學(xué)原理進(jìn)行分析，對比實(shí)驗(yàn)、討論活動(dòng)等要素在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中較為常見。在科學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可結(jié)合“物質(zhì)體積的變化”這一話題開展總結(jié)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何學(xué)、怎么學(xué)。在這一環(huán)節(jié)中，教師可要求學(xué)生必須將STEAM理念中所包含的教學(xué)方法與教學(xué)元素帶入課堂，如借助信息技術(shù)搜集熱脹冷縮的有關(guān)例子，依靠數(shù)學(xué)技術(shù)統(tǒng)計(jì)不同物質(zhì)熱脹冷縮的程度等。在STEAM理念下，教學(xué)活動(dòng)完成了從學(xué)到用的自然過渡，學(xué)生對于科學(xué)知識的理解更加透徹。但在此過程中，教師也要重視學(xué)生的整體差異性，立足全局開展教學(xué)活動(dòng)。

總的來說，要將STEAM理念融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)，教師必須清楚地認(rèn)識STEAM理念中所包含的專業(yè)版塊、學(xué)生的科學(xué)素質(zhì);在教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)用STEAM理念，圍繞STEAM理念規(guī)劃教學(xué)工作;從科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等要素入手，感受小學(xué)科學(xué)課程的魅力，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

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（責(zé)編? 林? 娟）