STEAM教育理念融入小學科學課程的實踐探析

羅艷林

（長沙縣泉星教育集團 湖南·長沙 410001）

義務教育小學科學課程標準（2017版）明確指出：小學科學是一門基礎性課程、一門實踐性課程、一門綜合性課程。倡導跨學科的學習方式，科學、技術、工程和數(shù)學，即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式。[1]整合自然科學的科學、技術、工程、數(shù)學與人文科學的藝術的STEAM教育理念是一種跨學科知識的新型教育理念，科學、技術、工程、數(shù)學等屬于自然科學，自然科學研究的是自然，涉及的是外部世界，是相對獨立于人的客觀的物質、現(xiàn)象和事件；[2]而藝術屬于人文學科，人文學科研究的是人(類的和個體的)及其文化產(chǎn)物，把主觀精神或思維的東西作為研究對象[2]。STEAM教育理念強調自然科學與人文學科的有機融合，藝術創(chuàng)造固然有充分的想象起作用，但是這對科學創(chuàng)造而言也為真。向未知的想象的飛躍恰恰一樣是決定性的。這樣的飛躍雖然基于積累的直覺和過去的經(jīng)驗，但對于科學家像對于藝術家一樣是沉思的。[2]STEAM教育理念倡導科學的人文人和哲人科學家，如近代有達·芬奇，現(xiàn)代有畢加索，“畢加索的偉大突破是為了實現(xiàn)科學、數(shù)學、技術和藝術之間的一種聯(lián)系。他摒棄了已有的常規(guī)，轉向一個嶄新的思想框架，以科學做模型，以數(shù)學做指導——就像二十年后物理學家也將做的那樣。”[3]愛因斯坦既是偉大的科學家，也是偉大的哲學家或思想家，而且充滿藝術氣質和審美鑒賞力；既擁有科學精神，也富有人文情懷。[2]因而將自然科學與人文學科有機融合的STEAM教育理念融入小學科學課程中并加以實施，是小學科學課程改革發(fā)展的必然趨勢。

1 STEAM教育理念的內涵

STEAM起源于20世紀90年代美國國家科學基金會提出的STEM，旨在通過優(yōu)先發(fā)展科學、技術、工程和數(shù)學四門學科，提高勞動者的職業(yè)勝任能力，促進國家經(jīng)濟增長。[4]隨后發(fā)現(xiàn)STEM 畢業(yè)生的質量不盡如人意，重構概念模型，提出STEAM教育理念。

STEAM教育是在相關教育理論研究基礎上，系統(tǒng)地對科學、技術、工程、藝術和數(shù)學這五門學科知識進行整合，以此基于真實情境問題的課程。[5]Ryan認為STEAM教育強調跨學科互動，重點在于學科知識融合。[6]Fioriello認為STEAM教育是通過PBL（基于項目式學習）等探究式教學將各相關學科知識聯(lián)系在一起的教育理念。[7]Samson.Nashon認為：STEAM教育作為一種教育理念，“強調打破學科壁壘，以不同學科知識間的滲透與融合作為教學內容組織的依據(jù)，基于生活中的真實問題情境開展教學，是能夠較好滿足科學教育目標的一種教育理念?！盵8]

通過對 STEAM 教育理念在小學科學課程的應用研究的探索，總結出STEAM教育理念融入小學科學課程的關鍵特征為：以真實問題的解決為基本導向，以多學科融合為基本依托，以必要的技能訓練為實踐重點，以藝術的深度融合為發(fā)展趨勢，以學生公平參與為基本原則，以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)與人文素養(yǎng)為主要目標。

2 STEAM在小學科學課程中以真實問題解決為重要導向

2017版小學科學課程標準明確提出：通過小學科學課程的學習，使學生體驗科學探究的過程，最好是在教師的指導下學生發(fā)現(xiàn)和提出生活中的簡單科學問題，能利用科學方法和科學知識初步理解身邊自然現(xiàn)象和解決某些簡單的實際問題。STEAM是一種全并把的教育理念，主張以基于問題學習的探究方式，以解決真實問題為導向。STEAM教育理念與小學科學課程標準的要求是一致的。

小學科學教師在科學教學時，引導學生觀察、了解、探究身邊發(fā)生的實際問題，如冬天的中午，不需要睡午覺；而夏天的中午，我們?yōu)槭裁匆缬X？我們周圍的植物，有的葉子是對稱的，有的不對稱，植物長出的葉子有規(guī)律嗎？我們生活的周邊常有噪聲，如何使這些噪聲不影響我們的學習和生活呢？為什么有時候觀察到日月同時出現(xiàn)在天空中的情況？為什么我們觀察的月亮在不同日期的形狀不同？通過與小學科學的科學知識相關的現(xiàn)實世界的簡單的真實問題，引導學生根據(jù)現(xiàn)有能力和興趣，對一些真實問題進行探究，培養(yǎng)科學的科學素養(yǎng)和問題解決的能力。

如在講授小學科學的溫度知識時，以冬天的中午，不需要睡午覺；而夏天的中午，需要睡午覺的真實問題為例進行探究，首先，使學生了解夏天的中午和冬天的中午有何不同，顯然夏天的室內溫度高于冬天的室內溫度；其次，室內溫度的高低，對人體疲勞程度的影響；然后引導學生探究，運用溫度計進行實際測量，室內溫度多高時，人體容易疲勞，人體在工作或學習一段時間后需要進行適當?shù)男菹ⅲ蛔詈?，根?jù)觀察、實驗測量，記錄相關數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，形成小論文。可以是學生個體進行，也可以是小組合作方式完成。通過本案例的真實問題的解決策略分析，體現(xiàn)了STEAM教育理念，即將STEAM教育理念融入小學科學課程教學中。小學科學課程份為低學段、中學段和高學段，各學段的小學科學課程教學中，教師指導學生發(fā)現(xiàn)和提出的真實問題的難度不同，不能指導學生去做超出學生認知范圍的真實問題的探究。

3 STEAM在小學科學課程中以多門學科整合為基本依托

2017版小學科學課程標準明確提出：小學科學與其它學科關系密切，尤其是數(shù)學、語文、綜合實踐活動等課程。倡導跨學科學習方式，科學、技術、工程、數(shù)學，即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，實驗室將科學、技術、工程和數(shù)學有機地融為一體，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[1]小學科學課程標準中明確了“物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程”四大領域為小學科學課程內容，強調多學科的融合。STEAM強調從真實的情境出發(fā)，以問題解決為基本導向，以多學科的融合為基本依托，將小學科學構建為融科學、技術、工程、藝術、數(shù)學等多學科的綜合課程，這與小學科學課程標準相吻合。

小學科學課程內容由物質科學領域、生命科學領域、地球與宇宙科學領域、技術與工程領域構成，其課程內容就是多學科融合的范例。中義務教育小學階段的學生，不僅學習科學，也學習語文、數(shù)學、英語、音樂、美術、信息技術、綜合實踐活動等課程，將其它課程知識和技能運用于小學科學的學習中，倡導跨學科的學習方式。同樣，也可以將小學科學多學科融合運用于其它學科的學習中。STEAM教育理念強調多學科的交叉融合，也可以在其它學科中得到應用和發(fā)展。因而 STEAM 融入小學科學課程中是以多學科的有機融合為基本依托。

4 STEAM在小學科學課程中以必需的技能訓練為實踐重點

2017版小學科學課程標準：在教師的指導、組織和支持下，讓學生主動參與，動手動腦，積極體驗，經(jīng)歷科學探究的過程，以獲取科學知識，領悟科學思想，學習科學方法為目的的學習方式。學習觀察、調查、比較、分類、分析資料，得出結論等方法。小學科學把科學探究活動作為學生學習科學的重要方式，提高科學能力，培養(yǎng)科學態(tài)度，學習與同伴交流、交往與合作。[1]小學科學課程具有較強的實踐性和探究性，要求學生在教師的指導下在提出科學問題、尋找證據(jù)、解決科學問題的過程中親歷實踐、積累認知，發(fā)展創(chuàng)新思維。強調學生在小學科學課程學習中，以解決簡單真實問題為導向，具有一定的認知技能、探究技能、團隊合作技能、交流溝通技能和創(chuàng)新技能等。這些技能的發(fā)展，貫穿于小學科學學習過程中，是學生學習小學科學的必需的技能。

STEAM強調通過真實問題的媒介作用，激發(fā)學生對問題情境進行分析，包括想象、質疑、發(fā)散性思維等，以達到深度學習的層次；鼓勵學生通過觀察、實驗、比較、反思和推理，以知識遷移推進問題解決[9]，從而培養(yǎng)學生的科學探究能力和實踐能力，在此過程中強化學生的認知技能的訓練。

STEAM非常重視培養(yǎng)學生的團隊合作技能、交流溝通技能和創(chuàng)新技能的訓練。由于 STEAM 以真實問題的解決為基本導向，在此過程中需要教師的指導、學生與學生之間的組隊分工合作、師生之間的交流溝通、相互研討等。探究完成后，各小組成員對探究結果進行探討，闡述成員個人觀點，各成員參與結果的論證和交流，團隊探究成果的展示，對真實問題解決的答辯等，培養(yǎng)學生的團隊合作技能和師生溝通技能。

STEAM以真實問題的解決為基本導向，在真實問題的解決過程中，指導學生將創(chuàng)新思維轉化為創(chuàng)新成果，如創(chuàng)新設計、創(chuàng)新構圖、創(chuàng)新表演、創(chuàng)新模型建立、創(chuàng)新方法的運用、將“無中生有，有中生無”展現(xiàn)的淋漓盡致，致力于發(fā)展學生的創(chuàng)新技能。STEAM 教育融入小學科學課程中，以真實問題的解決為基本導向，在真實問題的解決過程中以培養(yǎng)學生必需的技能訓練為實踐重點。

5 STEAM在小學科學課程中以藝術的深度整合為發(fā)展趨勢

畢加索的偉大突破是為了實現(xiàn)科學、數(shù)學、技術和藝術之間的一種聯(lián)系。他摒棄了已有的常規(guī)，轉向一個嶄新的思想框架，以科學做模型，以數(shù)學做指導——就像二十年后物理學家也將做的那樣。[3]。隨著自然科學的發(fā)展，科學技術的發(fā)展和突破，為藝術的發(fā)展提供了更廣闊的天地，而藝術引導技術為人們確定的目的和價值，確定的審美價值。小學科學課程作為一門綜合性課程，課標中明確說明：科學的核心是發(fā)現(xiàn)，技術的核心是發(fā)明，工程的核心是建造，工程技術的關鍵是設計。小學科學課程內容中的物質科學領域、生命科學領域、宇宙科學領域、技術與工程領域，都與藝術中的美學密切關聯(lián)，如光的反射，體現(xiàn)物質世界的對稱美，各基色光的混合，形成多彩世界，日月星辰的運動，燦爛的星空，流線型的高鐵，宏偉壯觀的潮汐現(xiàn)象，美觀實用的珠港澳大橋，我們日常使用的手機、電腦，這些都體現(xiàn)了科學、技術、工程與藝術的完美結合。

科學、技術、工程、數(shù)學等屬于自然科學，而藝術屬于人文學科。雖然狹義的自然科學其主要研究對象是物，人文學科主要研究對象是人，二者有較大區(qū)別。但自然科學和從文學科二者不是割裂的，還是在自身發(fā)展的同時，相互吸納和融合的。藝術是形象、情感、理性與生命的同一，藝術教育亦應滲透著情感、思想、審美、理性等有機元素。藝術中蘊含的情感必然包含著必不可少的倫理因素、善的因素，審美的藝術教育將人引向優(yōu)美、崇高的價值判斷，使人性中美好的、向“善”的一面得以彰顯；藝術最集中地體現(xiàn)了人類的創(chuàng)造力，體現(xiàn)了人類創(chuàng)造性的智性價值。[9]

STAEM教育中的藝術，包括語文、語言、形體、音樂、美學、等廣泛的人文學科內涵，將STEAM教育理念融入小學科學課程中，運用語言文字、美學、音樂、表演等將科學、技術、工程、數(shù)學等內容進行通俗的呈現(xiàn)，將學生的創(chuàng)新描繪成科學畫，獎自然之美、科學之美用音符來表達，形成形式多樣、豐富多彩的科學探究與科技創(chuàng)新活動，在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)的同時，發(fā)展學生的人文素養(yǎng)。同時，STEAM教育將科學技術與人文學科的融合，也是小學科學教學改革的發(fā)展趨勢。

6 STEAM在小學科學課程中以學生公平參與為基本原則

2017版小學科學課程標準明確指出：小學科學課程要面向全體學生，他們獲得很好的科學教育。無論學生之間存在著怎樣的地區(qū)、民族、經(jīng)濟和文化背景的差異，或者性別、個性等個體條件的不同，小學科學課程都要為全體學生提供適合的、公平的學習和發(fā)展機會。[1]小學科學課程標準強調有面向全體學生，使所有學生具有公平的學習和發(fā)展機會。

STEAM教育強調自然科學與人文學科有機融合的同時，特別重視學的公平參與，將其作為教學的基本原則。教育的目的是育人，學生是學習的主體，這是任何人無法代替的。現(xiàn)實的情況是：不論是城市中小學，還是農(nóng)村中小學，學生素質參差不齊，教師在教學時無形中會將學生分為“優(yōu)、良、中、差”等層次，往往優(yōu)、良層次的學生獲得參與活動更多的機會，這與我們的教育目的是相違背的。將STEAM教育融入小學科學課程教學中，體現(xiàn)學生公平參與的原則，要求科學教師在小學科學課程教學中注重對學生的“參與、尊重和賞識”的配合使用。首先，要上每一個孩子都有公平參與學習與探究的權利和機會，不要變成教師與“優(yōu)生”的交互活動；其次，要充分尊重每一個孩子，因為每個孩子的家庭環(huán)境不同，素養(yǎng)高低不同，處理問題的方式和方法不同，不要用成年人的眼光去看待孩子們的一舉一動，充分尊重學生個體的想法；第三，要用賞識的眼光去看待孩子們的想法和做法，發(fā)現(xiàn)學生的閃光點，不要對學生的不足進行放大。

7 STEAM在小學科學課程中以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)為目標

2017版小學科學課程標準明確指出：培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)是科學課程的宗旨，小學階段的科學教育是為培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)打基礎的，科學教師應將科學素養(yǎng)的培養(yǎng)作為課程教學設計與實施的最高準則。[1]科學課有很多聽、說、讀、寫的機會，教師應多提供這些機會，并設法使之帶有科學色彩。如讓學生撰寫觀察日記，閱讀科普書籍，按科學探究的線索重組科學家傳記中的信息，撰寫科學小論文，編寫與表演科普劇等。[1]小學科學課程標準強調以發(fā)展學生科學素養(yǎng)為宗旨，同時發(fā)展學生的人文素養(yǎng)。STEAM教育理念強調自然科學和人文科學的有機融合，以發(fā)展學生的科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)為目標。

心理學家布盧姆認為,教育應當達到的目標，大致可分為認知領域、情感領域和動作技能領域三部分，每一領域又包含從低到高逐級遞進的不同水平和學習類型。[10]而認知領域目標通常分為四個層次，分別是識記、理解、掌握和應用。動作技能領域目標通?？煞譃槟７拢▌幼鞣纸猓?、機械動作、熟練動作、創(chuàng)新。情感領域目標分為：學習動機、學習興趣和學習態(tài)度。

STEAM教育以培養(yǎng)學生的認知技能、團隊合作與溝通技能、創(chuàng)新技能等為必要的技能為實踐重點，與小學科學課程標準的要求是一致的。小學科學是小學階段的一門重要的基礎課程，它與語文、數(shù)學、音樂、美術、體育、實踐活動等，構成小學階段的課程體系，同時，小學科學又是一門綜合性學科，包括科學、技術、工程等，注重培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的同時，也注重與其他學科的融合，培養(yǎng)學生的有文素養(yǎng)。因此，STEAM教育融入小學科學課程教學中，以發(fā)展學生的科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)為主要目標。

現(xiàn)階段我國的小學科學課程教學中，融入STEM教育的只有少量教師能夠做到，融入STEAM教育理念非常少，其關鍵因素是缺乏大量具有 STEAM 教育理念的小學科學教師。STEAM教育融入小學科學課程，是小學科學課程改革的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)小學科學教師的科學教育專業(yè)，應在培養(yǎng)STEAM教育理念的科學教師方面加大力度，使STEAM教育真正融入小學科學課程的教學設計與教學實施之中，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。