基于STEM理念的小學(xué)科學(xué)課程活動設(shè)計(jì)

續(xù) 妮

(陜西省西安市高新第一小學(xué) 陜西西安 710015)

在新課程改革背景下，“以生為本”一詞受到了廣大教育工作者的重視。STEM理念在新時代背景下應(yīng)運(yùn)而生，幾乎各個階段的教師都認(rèn)同了STEM教學(xué)理念。STEM理念的中心在于探索，這與小學(xué)科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)不謀而合。因此，小學(xué)科學(xué)教師可以依據(jù)STEM理念設(shè)計(jì)課程活動，通過創(chuàng)新教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)知識的熱情，從而提升自主學(xué)習(xí)能力和教學(xué)效率，也為今后的綜合性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

一、STEM理念的特征

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。其中的科學(xué)是指探索自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程是指基于已有的客觀規(guī)律解決問題；數(shù)學(xué)則是指開展技術(shù)和工程的基礎(chǔ)。這四者結(jié)合體現(xiàn)了動手實(shí)踐和分析探究的重要性，STEM理念還在被深化完善，現(xiàn)在可以將其特征歸納為以下幾個方面。

（一）整合性

學(xué)校教育一般是分科教學(xué)，STEM理念是將多個學(xué)科的思維融合在一起，與傳統(tǒng)的教學(xué)理念有明顯的不同之處。小學(xué)科學(xué)教師在設(shè)計(jì)課程活動時要打破之前的教學(xué)框架，將學(xué)科間的不同思想融合在一起，從而利用關(guān)聯(lián)思想的不同角度高效解決問題。

（二）體驗(yàn)性

STEM理念中包含技術(shù)工程思想，這一思想體現(xiàn)了實(shí)踐探究的重要性。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)將學(xué)生作為主體，促使學(xué)生主動參與到課堂學(xué)習(xí)中，親身經(jīng)歷知識的建構(gòu)過程，從而完成高質(zhì)量的學(xué)習(xí)認(rèn)知。

（三）探究性

小學(xué)科學(xué)教師基于STEM理念設(shè)計(jì)課程活動時需要以項(xiàng)目的實(shí)施為基礎(chǔ)，項(xiàng)目的完整實(shí)施步驟包含提出任務(wù)、設(shè)計(jì)方案、動手實(shí)踐、交流總結(jié)等環(huán)節(jié)。在這個過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使學(xué)生在探究問題時能夠體會到知識的生成，從而形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S。

（四）合作性

STEM理念強(qiáng)調(diào)團(tuán)體協(xié)作的重要性，教師在課程活動中布置任務(wù)開展合作學(xué)習(xí)。完成實(shí)踐項(xiàng)目不是一個人的工作，需要全體成員從多個角度分析問題，最后在結(jié)果中提煉出所學(xué)知識[2]。

二、小學(xué)科學(xué)課程活動設(shè)計(jì)中存在的問題

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小學(xué)科學(xué)課程活動設(shè)計(jì)中還存在一些問題。教師由于受到應(yīng)試教育的影響，在教學(xué)中忽略了學(xué)生的參與。盡管素質(zhì)教育背景下的科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)提出探究性學(xué)習(xí)的重要性，但教師為了趕教學(xué)進(jìn)度、提高成績，會在課堂活動中以“灌輸式”的形式授課，導(dǎo)致學(xué)生長期處于被動學(xué)習(xí)地位，并沒有深刻體會知識生成的過程。另外，教師仍然按照分科教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)向?qū)W生講解知識點(diǎn)之間的邏輯，并沒有體現(xiàn)出學(xué)科融合，這使科學(xué)教學(xué)缺乏探究性。

三、基于STEM理念的小學(xué)科學(xué)課程活動設(shè)計(jì)

（一）依據(jù)STEM理念，創(chuàng)設(shè)課堂情境

在現(xiàn)代化教育背景下，各個階段的學(xué)科教學(xué)都應(yīng)該完成相應(yīng)的改革與創(chuàng)新。小學(xué)科學(xué)教師想要取得良好的教學(xué)效果，首先需要更新教學(xué)觀念，將新型的教學(xué)理念融入課程活動，激發(fā)學(xué)生的新鮮感。實(shí)踐類課程在小學(xué)科學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位，教師可以在設(shè)計(jì)課程教學(xué)時創(chuàng)設(shè)多元化課堂情境，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，從而營造出輕松的課堂氛圍。

例如，學(xué)習(xí)三年級科學(xué)下冊第五單元“風(fēng)向和風(fēng)力”的過程中，首先教師應(yīng)該分析本節(jié)內(nèi)容與STEM理念的融合點(diǎn)，本節(jié)教學(xué)需要自制簡易風(fēng)向標(biāo)和小風(fēng)旗。就其中的制作環(huán)節(jié)，教師可以展開一系列課程活動。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到戶外，為其營造真實(shí)的探究情境。在戶外學(xué)習(xí)中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察樹葉現(xiàn)在的飄向，激發(fā)學(xué)生觀察天氣現(xiàn)象的興趣和好奇心。教師抓住學(xué)生的興趣契機(jī)引出風(fēng)向，向?qū)W生提出問題：“大家知道學(xué)校現(xiàn)在刮的是什么方向的風(fēng)嗎？你的根據(jù)是什么呢？”學(xué)生開始分析校內(nèi)的紅旗是向什么方向飄的，之后可以引出“風(fēng)向圖”，并將學(xué)生正確的言論進(jìn)行歸納總結(jié)：“風(fēng)吹來的方向與旗子飄的方向正好相反，所以我們平時在生活判斷風(fēng)向時可以依據(jù)一些自然事物的飄向來判斷風(fēng)向?！苯又處熛?qū)W生展示提前準(zhǔn)備好的風(fēng)向標(biāo)圖片，要求學(xué)生制作一個簡單的風(fēng)向標(biāo)。學(xué)生基于戶外學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)會快速投入實(shí)踐制作，經(jīng)歷知識的建構(gòu)過程，為課堂的后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[3]。

（二）優(yōu)選STEM項(xiàng)目，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

STEM理念有較強(qiáng)的項(xiàng)目化特點(diǎn)，小學(xué)科學(xué)教師在設(shè)計(jì)課程活動時應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和教材內(nèi)容挑選合適的項(xiàng)目。小學(xué)科學(xué)教材中有些內(nèi)容，避免具有特殊性的內(nèi)容與STEM理念融合，同時要借助STEM項(xiàng)目降低知識難度，使學(xué)生能夠樹立完成實(shí)踐的信心，從而充分發(fā)揮創(chuàng)新意識，收獲良好的學(xué)習(xí)成果。

以三年級科學(xué)下冊第一單元“種子發(fā)芽了”為例，在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師以課件出示春天農(nóng)民伯伯播種的情景及農(nóng)作物成長的情景，點(diǎn)燃學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被調(diào)動起來，教師再次出示“葵花籽、花生、綠豆、大米”的圖片，要求同桌互相討論果實(shí)和種子的區(qū)別，使學(xué)生基于知識的本質(zhì)開展學(xué)習(xí)。之后，教師展示本節(jié)的知識框架，引導(dǎo)學(xué)生梳理種植種子的對比實(shí)驗(yàn)和控制變量法的內(nèi)涵。在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生在課余時間完成“種植種子”的項(xiàng)目，記錄種子的發(fā)芽情況和種植期間遇到的問題，通過實(shí)踐驗(yàn)證種子發(fā)芽需要的條件。學(xué)生通過現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋惺艿娇茖W(xué)知識的形象化，并借助與種子的近距離接觸調(diào)動創(chuàng)新意識，對自己觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋，逐漸增強(qiáng)自身的實(shí)踐探究能力。

（三）憑借STEM基礎(chǔ)，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容

小學(xué)科學(xué)與生活、自然聯(lián)系緊密，且基于實(shí)踐，教師可以以STEM理念為基礎(chǔ)對教學(xué)資源進(jìn)行拓展，分析科學(xué)教材中的跨學(xué)科內(nèi)容，并將其梳理成系統(tǒng)化框架。另外，由于小學(xué)生還處于形象思維階段，教師可以依據(jù)STEM理念將教材以外的知識融入其中，豐富教學(xué)內(nèi)容，營造良好的課堂氛圍。

以三年級科學(xué)下冊第三單元“聲音的傳播”為例，在教學(xué)前，教師需要分析知識的所屬范圍，“聲音的傳播”屬于物理類科學(xué)知識，是物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域。教師可以依據(jù)物理實(shí)驗(yàn)步驟開啟課堂教學(xué)：提出問題，做出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論—觀察類比，細(xì)致分析—制作活動，拓展應(yīng)用。展開課堂實(shí)驗(yàn)時，教師明確實(shí)驗(yàn)步驟，要求學(xué)生以小組為單位交流分享生活中的各種聲音現(xiàn)象，并自主思考聲音傳播的原因。下一階段，教師提示學(xué)生采用控制變量法觀察聲音在真空、水中、空氣中的傳播情況。接著學(xué)生以類比實(shí)驗(yàn)的模式觀察鼓面發(fā)出聲音時的振動情況，從而類比到人耳聽到聲音。在學(xué)生理解了聲音的傳播原理之后，教師鼓勵學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容延展到實(shí)際應(yīng)用中，研究“土電話”的制作原理。在整個實(shí)驗(yàn)流程中，教師只對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)指引，使學(xué)生樂于參與到探究實(shí)驗(yàn)中，地體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)科學(xué)知識的快樂[4]。

（四）利用STEM核心，加強(qiáng)實(shí)踐探究

小學(xué)科學(xué)課程的每個單元都對應(yīng)一個學(xué)科領(lǐng)域，教師在開展STEM課程活動時可以基于“技術(shù)工程”的核心設(shè)計(jì)每個環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過自主制作加深自身對知識建構(gòu)過程的印象，這從而強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠緊跟時代的步伐。

例如，學(xué)習(xí)三年級科學(xué)下冊第五單元“云量和雨量”的過程中，教師需要分析本節(jié)教學(xué)意圖，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和“技術(shù)工程”理念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。三年級學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了如何從現(xiàn)象的角度描述天氣，教師可以利用復(fù)習(xí)作為課堂導(dǎo)入。之后教師由“天空”的圖片幫助學(xué)生建立“云是一種重要?dú)庀蟆钡挠^念，觀察圖片中的云量會讓學(xué)生調(diào)動自身思維，在定性觀察中主動探索天氣規(guī)律。緊接著，教師通過播放Scratch動畫進(jìn)入認(rèn)識雨量的環(huán)節(jié)。教師向?qū)W生提出問題：“如何比較兩個地區(qū)的雨量呢？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)回答“可以聽聲音，或者看地面上水花的大小。”在學(xué)生積極表達(dá)了自己的想法之后，教師提取學(xué)生的想法開展演示實(shí)驗(yàn)：“用兩個一樣的杯子，接相同時間內(nèi)的水，最后比較兩個杯子里水的高度。”學(xué)生在被演示實(shí)驗(yàn)吸引目光的同時，積極思考，教師從而引出雨量器這一工具。Scratch動畫與現(xiàn)場演示的結(jié)合使學(xué)生直觀、形象地理解了雨量器測量的工作原理。最后，進(jìn)入本節(jié)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，教師要求學(xué)生在組內(nèi)分工合作，共同完成雨量器的制作。有的小組用礦泉水瓶制作簡易雨量器，學(xué)生在制作過程中互相交流各自的想法，將所學(xué)知識再次回憶鞏固，深刻體會到了動手的樂趣。這樣的學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生有效掌握了雨量器的工作原理，為接下來的課程開展奠定了基礎(chǔ)。最后，教師帶領(lǐng)學(xué)生分析西安半個月降雨情況的柱狀圖，幫助學(xué)生建立實(shí)踐觀察與應(yīng)用的意識，成功培養(yǎng)了學(xué)生的技術(shù)工程素養(yǎng)。

四、結(jié)束語

總而言之，STEM教學(xué)理念在小學(xué)科學(xué)課程活動中的融入是一次全新的嘗試，小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)積極打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，將STEM理念與教學(xué)充分融合，引導(dǎo)學(xué)生逐漸適應(yīng)新型的教學(xué)模式，在全新的課程活動中鍛煉和提升學(xué)生的各方面能力[5]。