□江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)黃玨學(xué)校 孟海玲
美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)(National Science Board)代表NSF發(fā)布主題為《改善所有美國(guó)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。
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(shí)、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(guò)程中,教師可嘗試對(duì)“科學(xué)”的核心概念進(jìn)行應(yīng)用,以此來(lái)為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)、互動(dòng)和交流的機(jī)會(huì)。
以蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“空氣占據(jù)空間嗎”的教學(xué)為例,結(jié)合科學(xué)知識(shí),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(duì)教學(xué)對(duì)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(duì)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(shí),教師可通過(guò)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(wèn)題:“作為看不見的材料,空氣是否會(huì)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(huì)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(shí),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(shí)創(chuàng)造新的條件。
“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(guò)程中掌握核心教學(xué)知識(shí)。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(shí)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(shí)的機(jī)會(huì)。只有教師重視“技術(shù)”,解決硬件配置的矛盾問(wèn)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(jí)上冊(cè)“魚類”的教學(xué)為例,學(xué)生需要在學(xué)習(xí)這一課程的過(guò)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(guò)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(lái)很痛苦;但在水下,魚看起來(lái)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(huì)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(huì)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(duì)魚的生長(zhǎng)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(wèn)題又會(huì)出現(xiàn):是否所有的“魚”都有腮?有沒(méi)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(duì)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)。
從小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)要求來(lái)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(duì)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(jí)上冊(cè)科學(xué)“導(dǎo)體和絕緣體”的教學(xué)為例。學(xué)生對(duì)“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(wú)法說(shuō)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?,“電”是萬(wàn)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(huì)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(wèn)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(guò)程中,可構(gòu)建從提問(wèn)到探究,再到推導(dǎo)的全新教學(xué)模式,提出問(wèn)題,反駁觀點(diǎn),讓學(xué)生的思維變得更活躍。
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(lái)獲取知識(shí)的滿足感,而不能使小學(xué)生獲得視覺上、情感上的享受。對(duì)于小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程來(lái)說(shuō),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(wèn)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(shí)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(shí)的能力卻在不斷下降,對(duì)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(guò)程中獲得能力、取得進(jìn)步。
以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)“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(zhǎng)狀態(tài)。在初步進(jìn)行探究的過(guò)程中,學(xué)生認(rèn)為只要有土壤和水,種子就一定會(huì)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(lái)水、泥土等材料繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一過(guò)程中,學(xué)生開始對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)速度,對(duì)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(duì)自己的科學(xué)探究歷程進(jìn)行保存。
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)(Mathemat?ics)”思想,能夠使學(xué)生站在邏輯、客觀規(guī)律的角度思考問(wèn)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(shí),然后要求學(xué)生對(duì)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(huì)直接給出答案,這種教學(xué)模式削弱了問(wèn)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(shí)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(yáng)”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(duì)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(shí)。在統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中,學(xué)生可能會(huì)主動(dòng)提出不同的問(wèn)題:中午太陽(yáng)高照,但為何下午兩點(diǎn)左右的氣溫普遍最高?夜晚沒(méi)有太陽(yáng),但在太陽(yáng)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(guò)程中借助統(tǒng)計(jì)圖對(duì)溫度進(jìn)行記錄,然后思考太陽(yáng)的功能,能夠?yàn)楹罄m(xù)的總結(jié)活動(dòng)提供可視化材料。
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(méi)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(jí)下冊(cè)“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(lái)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(duì)比、試驗(yàn)和總結(jié)等方式對(duì)科學(xué)原理進(jìn)行分析,對(duì)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(guò)渡,學(xué)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)的理解更加透徹。但在此過(guò)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(lái)說(shuō),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(shí)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。