科學課教學融合STEM教育的思考

郭意曼

STEM 教育起源于美國，是將科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）這些科目結(jié)合起來的綜合性與交叉性教育。近年來，我國興起了 STEM教育的熱潮，得到了越來越多人的關(guān)注和支持。2017年，教育部頒布了《小學科學課程標準》，明確指出：STEM教育旨在通過科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四門學科的有機融合來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新力。由此可見，我國基礎(chǔ)教育對STEM教育的關(guān)注和重視。

那么，怎么在科學課教學中融合STEM教育呢？本文以小學科學教學為例，探討這種新型的教學方式，旨在為高效課堂教學的構(gòu)建提供參考，從而有效促進學生的全面發(fā)展。

一、STEM教育中的“技術(shù)”在科學課堂上的應用

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“興趣是最好的老師?！盨TEM教育中的技術(shù)融聲音、圖片、色彩、音樂以及視頻等因素于一體，能有效吸引小學生的目光，并引導他們從多感官出發(fā)，進行學習，從而激發(fā)他們學習的興趣，提高他們學習的效率。因此，在小學科學課教學中，老師可以在導課環(huán)節(jié)應用信息技術(shù)，以吸引小學生的注意力，調(diào)動他們探究的好奇心，促使他們積極、主動地參與課堂學習。例如，在教學教科版的小學科學四年級上冊《聽聽聲音》時，老師就可以借助信息技術(shù)向?qū)W生呈現(xiàn)聲音，引導學生傾聽，然后分別說出聲音。這樣的方式，能激發(fā)學生參與的興趣，集中他們的注意力，從而為高效課堂的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

小學科學課涉及很多比較抽象且無法直接觀察到的知識。這些知識如果僅憑老師的語言講解，無法讓學生很好地理解并掌握。針對這種情況，老師就可以借助信息技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)上搜尋一些有針對性的視頻資源，在課堂教學時播放給學生觀看，引導學生認真觀察并分析。這樣能降低學生理解、掌握的難度，從而提高課堂教學的有效性。例如，在教學教科版的小學科學三年級下冊《油菜花開了》的內(nèi)容時，單憑老師語言的講解，無法讓學生理解并掌握。而借助信息技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)上搜尋相關(guān)的視頻資料，然后播放給學生觀看，就能幫助學生直觀地了解相應的內(nèi)容，幫助他們發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)及發(fā)展規(guī)律，從而促進他們的認知由感性升華到理性，實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，進而提高他們的科學素養(yǎng)，為他們未來的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

老師也可以組織學生借助信息技術(shù)開展網(wǎng)絡(luò)學習，引導他們把感知、理解、情感以及運用融為一體，在輕松、愉快的學習氛圍中，培養(yǎng)科學興趣，并進行思維的訓練。例如，教學教科版的小學科學三年級下冊《太陽、月球和地球》時，老師就可以組織學生，利用互聯(lián)網(wǎng)搜集有關(guān)的資料，然后引導學生將收集到的信息資料進行深入的加工和整合，提取最有價值的部分為己所用。這樣的拓展訓練，能有效地開闊學生的視野，豐富他們的科學知識儲備，促進他們的全面發(fā)展。

在傳統(tǒng)的科學課教學中，師生之間的交互一般僅限于課堂的四十分鐘時間，不利于和諧師生關(guān)系的構(gòu)建，也不利于學生科學素養(yǎng)的培育。而利用信息技術(shù)構(gòu)建交互平臺，將師生交互由傳統(tǒng)的課堂時段延伸到校園以外，從而有效促進學生科學素養(yǎng)的提高，為他們未來的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。例如，在學習完教科版的小學科學三年級下冊《蠶的一生》后，老師就可以組織學生利用班級的微信群，分享自己養(yǎng)蠶的經(jīng)驗，交流遇到的問題，展示蠶生活、生長的過程。

二、STEM教育中的“工程”在科學課堂上的應用

在科學課中，學生要能夠根據(jù)課堂要求，設(shè)計、制作、測試和評價自己的工具和實驗作品。這體現(xiàn)了工程的元素。

老師通常利用暗含技術(shù)設(shè)計的任務情境來引起學生對技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計或改進需求。在產(chǎn)品設(shè)計中，學生將根據(jù)各種限制（如，制作時間的長短、材料獲得的容易程度、產(chǎn)品的利弊等）提出不同的設(shè)計建議，并將建議轉(zhuǎn)化為設(shè)計方案。設(shè)計完成后，老師通常會組織交流和評價活動，就設(shè)計中出現(xiàn)的問題提出修改建議。

在產(chǎn)品制作過程中，學生可以把初步完成的產(chǎn)品放在一定的工作環(huán)境中，觀察這件產(chǎn)品是否達到了預先的功能要求。當產(chǎn)品通過功能檢測后，學生根據(jù)其他的限制條件，如外觀、性能、精確度等，進一步加以調(diào)整、修改和完善。由于材料和時間的限制，有些產(chǎn)品需要在課余才能完成。因此，老師應該通過某些評價（如，授予學分、獎章）或評比手段，讓學生能及時有效地完成產(chǎn)品的制作。

對學生設(shè)計的技術(shù)產(chǎn)品進行評價時，首先要判斷產(chǎn)品是不是具有既定功能。比如，小開關(guān)放入電路中是不是能控制電路的通斷？小賽車是不是能行駛？保溫杯是不是能減緩溫度的變化？等。其次，關(guān)注產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、限制條件。最后，考慮美觀度、性價比等。即使有的產(chǎn)品暫時不具有既定功能，但也不能表明它們在技術(shù)設(shè)計上是失敗的。因此，老師除了在產(chǎn)品效能上做出客觀的評價以外，還應該引導學生查找原因，提出改進建議。對于任何產(chǎn)品及其設(shè)計、制作過程，老師都必須給予鼓勵性的評價，以激發(fā)學生的設(shè)計熱情。

讓學生經(jīng)歷了制作、探索、再制作、測試、評估等完整的過程，這就讓STEM教育中的工程在科學課堂上進行了應用，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、動手操作能力、分析數(shù)據(jù)的能力、邏輯推理的能力，促進了學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、STEM教育中的“數(shù)學”在科學課堂上的應用

在科學課堂上，學生發(fā)現(xiàn)、表達、解釋、解決在多種情境下的問題，就需要運用數(shù)學能力。比如，在科學課堂上設(shè)計、制作、測試和評價自己的工具和實驗作品的過程中，就蘊含了數(shù)學知識。在這個過程中，需要去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并能分析實驗數(shù)據(jù)，通過推理判斷來得出實驗結(jié)論。比如，在“一袋空氣的質(zhì)量是多少”實驗中，我們要知道這個實驗需要哪些實驗材料、怎么測量空氣的質(zhì)量、怎么記錄數(shù)據(jù)、怎么分析數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)論。這就是STEM教育中的數(shù)學在科學課堂上的應用。

把STEM所包含的科學、技術(shù)、工程、數(shù)學充分融合到科學教育中，能充分發(fā)揮學生主觀能動性，同時能夠培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，養(yǎng)成良好的學習習慣，最終提高自身的綜合素質(zhì)。STEM 教育理念和小學科學教學的融合，將促進小學教育的持續(xù)發(fā)展。