STEM教育融入小學科學教學的有效研究

青吐爾·吉艾西

（新疆教育學院實驗小學，新疆 烏魯木齊 830002）

前言

隨著小學教改推進各種創(chuàng)新教學方法融入了課堂當中，在小學科學教學當中融入STEM教育模式已經(jīng)在很多小學校園得到了推廣，相關(guān)的學術(shù)研究也較多，其中存在一些普遍性的問題，例如融入方法不科學、缺乏教學標準和評估機制、專業(yè)教師隊伍薄弱、缺乏社會聯(lián)系性。這些問題得不到解決，對STEM教育融入有效性有明顯的影響。

一、小學科學教學中融入STEM教育的重要性

第一，實現(xiàn)合力。這因為小學科學涉及了生物、化學、物理等學科知識，每一種知識都具有系統(tǒng)性，都會和生活當中的具體事物和現(xiàn)象關(guān)聯(lián)，通過融入STEM之后，能夠通過科學設(shè)計，使得學生運用已經(jīng)掌握的生物、化學、物理知識去進行一些實踐項目，鍛煉學生的動手能力、創(chuàng)新能力，能夠讓幾個學科彼此貫通，同時又能利用深層次掌握每個學科的知識點[1]?？梢哉f小學科學和STEM具有很強的融合性。以《旋轉(zhuǎn)的陀螺》為例，這其中涉及了物體對稱性、力學、光學，在具體的陀螺制作當中又要涉及圖紙勾畫以及具體操作，這顯然是一個系統(tǒng)的小工程，那么通過合理設(shè)計便會自然而然地融入了STEM教育，讓學生理解因為陀螺頂端在物體對稱前提下，在外力作用下便可以高速旋轉(zhuǎn)，知道了七色光在快速旋轉(zhuǎn)下作用于人眼，因為人眼具有的視覺暫留故而看上去七色光變成了灰白色。

第二，改善學生觀察能力，提升學生學習的主動性。興趣是學習的驅(qū)動力，STEM教育具有實理結(jié)合、學以致用特點，讓學生通過觀察實現(xiàn)模仿，從而邊學邊做，實現(xiàn)師生、生生間良好互動，通過可以STEM給予學生更靈活課堂氛圍，提高其參與度，學會發(fā)問以及動手實踐能力，擺脫了傳統(tǒng)課堂的單學科、單目標教學方式，實現(xiàn)了學科融合。換而言之，STEM融入后可以形成項目教學模式，給予學生相應(yīng)的情境，提高了其觀察能力以及學習興趣。比如在《旋轉(zhuǎn)的陀螺》當中，學生便是在教師引導下去觀察陀螺旋轉(zhuǎn)以及原本七色光變成了灰白光，這使得他們的好奇心被調(diào)動起來，教師再講解七色光、物體對稱、力學知識以后，使得他們明白了陀螺有關(guān)的知識點。之后由學生按照所學知識去自己動手制作陀螺。誠然，最開始教師旋轉(zhuǎn)陀螺，使得其高速旋轉(zhuǎn)，七色光快速變化，讓學生體會到了陀螺帶給自己的快樂，這是發(fā)動他們觀察力以及參與學習的根本前提。

第三，通過二者融合來培養(yǎng)專業(yè)教師隊伍。雖然一直以來STEM教育研究比較火熱，社會上也有相關(guān)的教育機構(gòu)，電視上也有和STEM有關(guān)的各類智能產(chǎn)品，例如智能學習機等。但時至今日STEM教學在我國尚缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和有效經(jīng)驗的整合，主要是學段設(shè)計上缺乏整體性，造成了課程實施的碎片化。故此，通過實體操作可以培養(yǎng)一批敢操作、敢實驗敢突破的教師隊伍。

二、現(xiàn)階段影響小學科學STEM融入效果的因素

第一，融入方法不科學。指的教師在STEM融入當中只是將科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學簡單疊加[2]。例如在《觀察物體》這一內(nèi)容當中，教師缺乏綜合思維，不能很好引導學生去認識生活中物體具有的形狀、功能、價值。物體的長度和寬度涉及了數(shù)學，教師只是讓學生拿尺子量一量比一比，看誰長一些、誰短一些，不同形狀物體的區(qū)別等。然后這個長度和寬度對應(yīng)的工程角度的延伸不足，導致了數(shù)學和工程的斷裂。也沒有引導學生利用積木去體驗形狀和工程關(guān)系。這樣的STEM融入只是片面的，最終只是讓學生知道物體的長、短、厚、薄、大、小。缺乏對比思維、觀察思維。

第二，缺乏教學標準和評估機制。主要是小學科學融入STEM目標是什么、教學效果指標、評價標準等缺乏，導致一堂科學STEM課程后教師不能對整體教學展開分析梳理，不能有效識別短板，故而難以突破和成長[3]。

第三，學校缺乏專業(yè)STEM教研組。首先，學校在STEM教育上存在走形式，即上邊怎么要求自己怎么做，但是缺乏自省自悟，完全屬于被動工作，組建的教研組發(fā)揮不了研討、總結(jié)功能。其次，所有教師缺乏STEM教育經(jīng)驗，組成的教研組在具體研討階段言之無物、氣氛尷尬。再次，缺乏具體激勵驅(qū)動。

第四，缺乏社會聯(lián)系性。所謂社會聯(lián)系性指的是小學科學學習內(nèi)容和社會對接不良，或者教師在講課過程里不能對接社會實際，這導致STEM教育被融入以后同樣高高在上，缺乏生活氣息，只是為了彰顯教學具有創(chuàng)新性，徒有外衣缺乏實際。

三、提升小學科學教學STEM融入水平的策略

通過前文分析可以發(fā)現(xiàn)造成小學科學STEM融入不良主要是因為學校、教師兩個主要因素。故此對應(yīng)的提高小學科學STEM融入質(zhì)量的策略也需要從二者入手：

第一，建立科學的融入方法。首先，教師需要在課前就需要對課程內(nèi)容進行詳細考慮，找到其和STEM具有關(guān)聯(lián)之處。例如《植物和我們的生活》當中，教師需要考慮植物、生活、科學、工程、藝術(shù)、技術(shù)之間的聯(lián)系。這樣就能夠從植物對生活家居的裝飾（技術(shù)層面）、空氣的改善（科學角度）、植物和人體健康等角度切入，來使得學生系統(tǒng)了解植物。而且還會在這樣的思想指導下，能夠帶領(lǐng)學生去觀察不同植物，鍛煉學生的觀察力，不斷地讓學生總結(jié)出植物的新功能新領(lǐng)域。其次，要積極地構(gòu)建良好的教案，要明確教學目標、教學重點、教學難點、教學互動、教學評價指標。然后能夠在STEM教育思維下，去設(shè)計課件，發(fā)揮課件統(tǒng)領(lǐng)作用，能夠確保學生按照課件的順序掌握知識，并積極地參與互動。

第二，建立健全教學標準、明確評估機制。首先，教學標準的制定除了結(jié)合新課標提出的小學科學的課程標準之外，還需要做到結(jié)合具體課程來設(shè)定標準。例如《各種各樣的交通工具》當中目標就是讓學生可以認識存在于身邊的公交車、轎車、火車、飛機等交通工具，對它們的特點可以總結(jié)歸納，明確其中涉及的一些物理知識。故此教學標準既要有國家規(guī)定的部分也要有教師自己創(chuàng)新的部分。其次，在教學評估方面需要對接STEM教育，來形成較為全面的指標，第一層指標包括：課堂環(huán)境、課程結(jié)構(gòu)、教學內(nèi)容、學生表現(xiàn)，然后每一指標下有二層指標，即：課堂環(huán)境——課堂布局、STEM準備、引導、管理；課程結(jié)構(gòu)——目標、內(nèi)容、資源、評價、總結(jié)；教學內(nèi)容——教學價值、跨學科性、重點難點突出、互動；學生表現(xiàn)——理解力、參與度、動手能力、交互水平等。通過這樣的評估模型教師能夠?qū)πW科學教學質(zhì)量、方向等形成總結(jié)，找到學生和自身的不足，在下一環(huán)節(jié)做到彌補[4]。

第三，建設(shè)專業(yè)教研組。首先，學校要給予激勵，給STEM教育融入提供資金和學習平臺，保證教師參與教研研討的熱情；其次，要將STEM和科學學科融合分成不同的主題，在主題引導下去開展討論和學習，避免了過去的不知所云，言之無物的情況；再次，積極地落實STEM教育，避免形式化，需要建立嚴格的績效考核體系，迫使教師去突破。

第四，積極地聯(lián)系社會。首先，教師需要將每一節(jié)課都要和社會情況聯(lián)系，然后融入STEM教育思維，去對相應(yīng)課程內(nèi)容在生活當中具有的科學性、技術(shù)性、工程型、藝術(shù)性展開分析和學習。其次，因為項目教學是最典型的STEM教育模式之一，故此在項目當中融入社會情境是有必要的。例如《各種各樣的交通工具》就可以很好對接生活情境，使得學生去認識各類交通工具，對交通工具特點展開分析?；疖嚨妮喿雍推囕喿硬煌渚哂械奶攸c是摩擦力小，運輸量大，安全性高。正是通過這樣的總結(jié)分析，使得學生掌握了交通工具的技術(shù)性、科學性甚至于其具有的內(nèi)部構(gòu)造的工程性。

總結(jié)

小學科學當中融入STEM教育是培養(yǎng)綜合型人才的關(guān)鍵，從小學階段使得小學生能夠通過科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學角度去分析事物，使得其能夠跨科掌握知識實現(xiàn)知識彼此關(guān)聯(lián)性，對于其形成創(chuàng)新精神、提高創(chuàng)新能力有著積極幫助。這其中學校和教師需要對其重視，并能夠通過切實途徑去確保STEM的融入，這個是根本前提。