淺談STEM教育理念在科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用

王雪蓮

[摘 要]近年來，STEM教育理念在我國得到快速發(fā)展，從實(shí)施效果來看，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的提高。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師在運(yùn)用STEM教育理念進(jìn)行教學(xué)時(shí)，不僅要結(jié)合科學(xué)教材，選擇符合學(xué)生需要的研究問題，而且要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)而有趣的情境，將探究式學(xué)習(xí)貫穿于教學(xué)始終，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的知識(shí)和能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

[關(guān)鍵詞]小學(xué)科學(xué);STEM教育理念;實(shí)踐運(yùn)用

[中圖分類號] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號] 1007-9068（2021）21-0062-02

STEM教育作為創(chuàng)新教育的有效形態(tài)，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為引領(lǐng)科技發(fā)展和人才培養(yǎng)的新潮流。它倡導(dǎo)多學(xué)科融合，注重創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。同時(shí)，《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》更是加入了工程、技術(shù)的內(nèi)容。那么，如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實(shí)踐STEM教育理念呢？筆者在此將對這一問題進(jìn)行探討。

一、什么是STEM教育理念

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，最早由美國國家科學(xué)基金會(huì)于2001年提出。

STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合，基于問題的學(xué)習(xí)是其學(xué)習(xí)方式之一，這一方式對于培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題的能力、溝通交流能力、合作協(xié)作能力、批判性思維能力和創(chuàng)新能力等都發(fā)揮著重要作用。STEM教育不是簡單地把這四門學(xué)科進(jìn)行線性疊加，而是把原本獨(dú)立、分散的不同領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)和技能以問題解決為基礎(chǔ)，以多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)形式支持學(xué)生在解決問題過程中實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)與方法在不同情境中的整合、運(yùn)用和遷移，并生成新思路、新方法、新技術(shù)和新產(chǎn)品。

二、STEM教育理念與科學(xué)課程特點(diǎn)的分析

隨著2017年《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，STEM教育正式進(jìn)入科學(xué)課程。新課標(biāo)倡導(dǎo)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)、組織和支持下，動(dòng)手動(dòng)腦，積極體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，獲取科學(xué)知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)思想，掌握科學(xué)方法。在課程內(nèi)容的設(shè)置上，新增了科學(xué)技術(shù)與工程內(nèi)容板塊，這也正是STEM教育所包含的內(nèi)容。

三、STEM教學(xué)理念在科學(xué)教學(xué)中運(yùn)用的策略

1.結(jié)合科學(xué)教材，選擇符合學(xué)生需要的研究問題

STEM教學(xué)理念在科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用，應(yīng)首先立足于科學(xué)教材。在教學(xué)中，教師常常發(fā)現(xiàn)，就某一問題開展探究，引導(dǎo)學(xué)生思考時(shí)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生很多課本內(nèi)容之外，但又與課本主題相關(guān)的問題。如三年級上冊《動(dòng)物》單元的第四課《蚯蚓》，分為四個(gè)內(nèi)容：了解蚯蚓的生活環(huán)境;觀察蚯蚓的形態(tài)特征;蚯蚓對外界刺激的反應(yīng);比較蝸牛與蚯蚓的異同。一節(jié)課結(jié)束后，學(xué)生仍然意猶未盡，于是教師問學(xué)生：“你們還想研究什么問題？”學(xué)生的思路瞬間被打開，紛紛提問：“蚯蚓吃什么？”“蚯蚓的家是怎樣的？”“蚯蚓可以飼養(yǎng)嗎？”……由此可以看出，探究問題的產(chǎn)生不只源于課本，它還產(chǎn)生于教師的適當(dāng)引導(dǎo)和學(xué)生的奇思妙想。

2.創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有趣的情境

STEM教學(xué)理念要求研究問題來自真實(shí)的生活情境，解決真實(shí)的生活問題。一個(gè)有趣、具有吸引力的問題情境，會(huì)成為學(xué)生自主探究的內(nèi)驅(qū)力。在一個(gè)真實(shí)的情境中，解決真實(shí)的生活問題，可以幫助學(xué)生靈活地運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)。

3.將探究式學(xué)習(xí)貫穿于教學(xué)始終

探究式學(xué)習(xí)的過程本身就是運(yùn)用綜合能力解決問題的過程，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。探究式學(xué)習(xí)是STEM教育和科學(xué)教學(xué)的基本方法、手段。

（1）為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)闹С趾蛶椭?/p>

在融合STEM教育理念的教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容可能涉及學(xué)生不甚了解的領(lǐng)域。學(xué)生對要解決問題的前概念了解較少時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹С趾蛶椭?/p>

①幫助學(xué)生建立STEM學(xué)習(xí)小組。

在傳統(tǒng)的科學(xué)課上，教師一般以學(xué)生的座位作為分組的依據(jù)。這樣雖然比較方便，但沒有尊重學(xué)生的主觀意愿，沒有考慮學(xué)生能力的合理分配，有一定的局限性。所以，在建立STEM學(xué)習(xí)小組的時(shí)候，教師可以先讓學(xué)生自由分組，小組內(nèi)明確分工，如每組設(shè)置一位組長，負(fù)責(zé)明確每一次任務(wù)的內(nèi)容，確保成員遵守紀(jì)律;設(shè)置一位記錄員，負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);設(shè)置一位材料管理員，負(fù)責(zé)分配、管理、整理材料;設(shè)置一位發(fā)言人，負(fù)責(zé)用敏銳的思維面對其他小組或老師的提問，發(fā)布本組的觀點(diǎn)，或安排隊(duì)員發(fā)言。以此方式試行一段時(shí)間后，教師再針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整。

②引導(dǎo)收集資料并幫助學(xué)生分析資料。

STEM教育理念要求教師引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際生活中的問題，可對于很多問題，學(xué)生的前概念可能比較少。如教學(xué)六年級下冊《地球的衛(wèi)星——月球》一課時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生自行搜集資料并在課堂上分享，再提供一些學(xué)生不易獲得的知識(shí)，如美國、中國探月的資料。學(xué)生得到這些資料后，分析月球上宇航員穿宇航服的原因以及在月球上插國旗，國旗會(huì)不會(huì)飄動(dòng)等問題，不斷思考。這樣的教學(xué)方式，學(xué)生的參與度、思考的深度和對知識(shí)的理解程度都較高，比教師平鋪直敘的講解要有效得多。

③為學(xué)生的探究提供部分支持材料。

如四年級上冊《聲音》單元中的《我們是怎樣聽到聲音的》一課，要求學(xué)生了解人耳內(nèi)部的構(gòu)造和功能。課本為學(xué)生提供了耳內(nèi)的結(jié)構(gòu)圖，但這樣的學(xué)習(xí)比較乏味，如果能給學(xué)生提供3D立體的耳內(nèi)模型，讓學(xué)生拿在手里觀看、討論，效果就大不一樣了。另外，課本中只有鼓膜作用的模擬實(shí)驗(yàn)，耳內(nèi)其他結(jié)構(gòu)的模擬只能靠教師講解，學(xué)生學(xué)得不夠深入。如果教師能提供一些簡單的材料，如硬紙、直筒、橡膠膜、小泡沫塊等，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)和制作模擬外耳與中耳的組合模型來對比研究人耳的功能，這樣學(xué)生對知識(shí)的理解就會(huì)比單純傾聽講解更加深入。

（2）引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施。

在STEM教育理念中，教師的角色是學(xué)生探究的引路人。STEM活動(dòng)以學(xué)生為主體，學(xué)生帶著要解決的問題、任務(wù)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生對要研究的問題有了初步的認(rèn)識(shí)以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)具有可行性的實(shí)驗(yàn)方案，并予以解決問題。如在《建高塔》STEM活動(dòng)中，教師在學(xué)生了解框架式高塔的基本特點(diǎn)后，組織學(xué)生討論、設(shè)計(jì)高塔建設(shè)方案，其中包括使用的材料（簡單易得）、高塔的結(jié)構(gòu)（地基、中部、上部）、高塔的設(shè)計(jì)圖、小組成員分工等。學(xué)生通過討論和設(shè)計(jì)，將小組的設(shè)計(jì)成果與其他組分享，取長補(bǔ)短。有了前期的設(shè)計(jì)，后期的建造過程就避免了盲目操作和因意見分歧而引起的爭吵，使建造效率得到提升。

（3）鼓勵(lì)學(xué)生分享成果。

學(xué)生動(dòng)手操作之后，教師鼓勵(lì)學(xué)生以小組形式分享成果是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過這個(gè)環(huán)節(jié)，小組與小組之間、學(xué)生與學(xué)生之間，可以通過表述、提問、辯論等方式，充分地描述自己的實(shí)驗(yàn)成果或觀點(diǎn)。師生或生生之間的質(zhì)疑，可以幫助學(xué)生更清晰、更透徹地理解所學(xué)知識(shí)。

（4）建立多元化評價(jià)機(jī)制。

除了師評的傳統(tǒng)模式以外，教師還應(yīng)多鼓勵(lì)生生之間、小組之間互評。除了對知識(shí)的評價(jià)之外，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對創(chuàng)新意識(shí)、學(xué)習(xí)態(tài)度、小組合作等方面進(jìn)行評價(jià)。多元化的評價(jià)方式，可以促使學(xué)生相互交流經(jīng)驗(yàn)、取長補(bǔ)短，進(jìn)一步完善自己的想法。

（特約編輯 木 清）