STEAM教育理念與科學(xué)課程融合思路

◇黃 靚（福建：建甌市吉陽鎮(zhèn)中心小學(xué)）

一、前言

雖然信息技術(shù)已經(jīng)在各學(xué)科中得到普及，但是師生在各個階段的教學(xué)和學(xué)習(xí)中仍然有很多問題。例如，教師在使用現(xiàn)代化信息設(shè)備方面經(jīng)驗不足，學(xué)生在短期內(nèi)沒能適應(yīng)在線上課，這都體現(xiàn)了信息化教育的不成熟?？茖W(xué)課程在這一變革過程中也受到波及。STEAM教育實際上就是在真實的情境中，借助跨學(xué)科整合的優(yōu)勢和特點進行的人才培育。將STEAM教育與小學(xué)科學(xué)課程相結(jié)合，能夠為實現(xiàn)跨學(xué)科整合助力。

二、STEAM教育理念的重要價值

（一）從想象力到創(chuàng)造力

小學(xué)生的想象力就像未開墾的土地，如一張白紙，未經(jīng)污染。他們在想象力這塊自己的土地上種植什么樣的植物是由自己決定的，也是由教師引導(dǎo)的。學(xué)生在生活中接觸到各種事物，不斷在積累經(jīng)驗中提升想象力的空間，在課堂上接受教師的指導(dǎo)和知識的傳授，不斷改變著自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。教師和家長并不是這塊土壤上植物的剪修者，而應(yīng)該逐步引導(dǎo)他們尋找自由的空間。在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，科學(xué)課程教學(xué)可以為學(xué)生想象力的發(fā)展提供“土壤”和“棲息地”。學(xué)生在教師的幫助下，逐漸發(fā)現(xiàn)自己感興趣的內(nèi)容。教師為學(xué)生今后的專業(yè)選擇提供引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠在科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中了解到其他門類，例如技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等，不斷擴充知識面，讓想象力得到發(fā)揮，讓在這塊土壤上生長的樹苗能夠長成參天大樹。

（二）STEAM教育理念的教學(xué)目標(biāo)

STEAM教育理念注重過程性研究，幫助我國教育從看重標(biāo)準(zhǔn)化考試成績轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾晫W(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果，是現(xiàn)代教育中較為理想的模式。STEAM的基本教育理念可以概括為跨學(xué)科、跨領(lǐng)域，研究學(xué)科中的真實問題，把學(xué)生作為關(guān)注的主體。其主要教育目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣，為其創(chuàng)造力的發(fā)揮提供空間和環(huán)境，幫助學(xué)生養(yǎng)成自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。但是，STEAM并不僅僅以培養(yǎng)學(xué)生的想象力為目標(biāo)，更注重研究創(chuàng)作的過程。例如，我們大家在學(xué)習(xí)中所運用的頭腦風(fēng)暴法契合了人文藝術(shù)的理念，如果學(xué)生在思考方面有所停滯，我們可以通過集思廣益的方式不斷地交流，在讓對方獲益的同時，可以提升自己，轉(zhuǎn)變自己的思維。

（三）教師所扮演的角色

在STEAM教育理念指導(dǎo)下，教師的作用并不是培養(yǎng)考滿分的學(xué)生，而是應(yīng)該采用協(xié)助和引導(dǎo)的方式不斷升華學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，讓學(xué)生能夠在天馬行空的想象中尋找問題解決的可行性，并根據(jù)學(xué)生的個性差異進行因材施教。不論是實際的生活還是事物的發(fā)展都具有不穩(wěn)定性，我們應(yīng)該一分為二地看待問題，讓學(xué)生能夠在STEAM理念指導(dǎo)下，將自己的想法有層次、有邏輯、完整地闡述出來，從而培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的能力，在今后成為社會發(fā)展所需要的人。

三、STEAM教育理念與小學(xué)科學(xué)課程融合的契合點

之所以研究STEAM與小學(xué)科學(xué)課程的融合，正是因為二者有很多的契合點。其具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）科學(xué)

小學(xué)科學(xué)課程的培養(yǎng)目標(biāo)在于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，我們在列舉愛因斯坦和愛迪生事跡的時候，可以發(fā)現(xiàn)他們從小就對科學(xué)事物非常感興趣。小學(xué)生同樣充滿好奇心，他們往往對新奇的事物比較感興趣。達爾文小時候?qū)π∠x子特別感興趣，這是他科學(xué)發(fā)展的啟蒙，是科學(xué)探究的過程。科學(xué)研究的過程實際上也是一個驗證的過程，是逐步經(jīng)過假設(shè)、推理、實驗、驗證結(jié)果等一系列推理和演繹，最終得出一個不斷重復(fù)和推導(dǎo)的過程。科學(xué)性是經(jīng)得住推敲和揣摩的。而小學(xué)科學(xué)課程為STEAM的發(fā)展提供了一個科學(xué)的環(huán)境，可以讓學(xué)生在科學(xué)課上不斷驗證自己的想法和假設(shè)。

（二）技術(shù)

技術(shù)的種類有很多，包括電子信息技術(shù)、農(nóng)業(yè)化技術(shù)、生物技術(shù)，等等，小學(xué)科學(xué)課上的研究主要以應(yīng)用技術(shù)為主。在小學(xué)科學(xué)課上，小學(xué)生可以動手操作。例如，教師可以讓學(xué)生帶可組裝的玩具如小汽車等到學(xué)校，在課堂上分小組拆卸、組裝，或者使用樂高拼出自己喜愛的事物。小學(xué)科學(xué)課程囊括萬千，在這里，學(xué)生的思想和技能都得到了釋放，可以發(fā)現(xiàn)自己感興趣的技能。

（三）工程

科學(xué)課程的知識學(xué)習(xí)主要是學(xué)習(xí)工程知識，科學(xué)課程與STEAM教育理念的契合，主要體現(xiàn)在小學(xué)生的動手能力方面。例如，在科學(xué)課程教學(xué)中講過的發(fā)電的過程，讓學(xué)生可以了解到電力工程學(xué)的問題，并且可以對電池的不同極、不同特性進行設(shè)計。通過研究工程師設(shè)計電池的過程可以學(xué)到很多工程學(xué)方面的知識。另外，在設(shè)計橋梁的過程中，學(xué)生還可以從科學(xué)課程中了解到建筑學(xué)方面的內(nèi)容，可以對橋梁的構(gòu)造提出更好的假設(shè)，使其具有穩(wěn)定性。在科學(xué)課堂中，小學(xué)生可以根據(jù)自己的想法和需求設(shè)計出不同的橋梁和建筑工程。在這一過程中，教師可以設(shè)置比賽環(huán)節(jié)，讓學(xué)生比一比誰設(shè)計的建筑或橋梁最具有穩(wěn)定性。

（四）藝術(shù)

美國格雷特·亞克門教授團隊將ARTS團隊融入STEAM這一教育理念中，并逐步發(fā)展起來。這里的兩個“A”并不是單一地指藝術(shù)，而是囊括了與藝術(shù)相關(guān)的很多方面，包括人文藝術(shù)、審美能力、語言藝術(shù)、精致藝術(shù)等。小學(xué)科學(xué)課堂可以為學(xué)生提供類似的藝術(shù)環(huán)境，這也是與STEAM教育理念相匹配的。教師設(shè)置不同的問題，學(xué)生通過討論可以發(fā)表個人意見，描述實驗過程，在與同伴討論和學(xué)習(xí)中提高自己的人文素養(yǎng)，從而加強團隊合作意識，最終實現(xiàn)STEAM中的ARTS課程目標(biāo)。

（五）數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)可以說是STEAM教育理念中不論是科學(xué)、技術(shù)還是工程學(xué)等學(xué)科的一個基礎(chǔ)性科目，為STEAM教育理念的發(fā)展提供基礎(chǔ)。小學(xué)生在科學(xué)課堂中設(shè)計實驗過程或者參與實驗過程，總是少不了與數(shù)學(xué)相關(guān)的知識。例如在上述工程實驗中，小學(xué)生可以設(shè)計三角形的橋梁，通過對三角形的認(rèn)識可以了解到相關(guān)的幾何知識，這都是對學(xué)生數(shù)學(xué)方面知識的考查。

四、STEAM教育理念與小學(xué)科學(xué)課程融合的思路

（一）提高學(xué)生人文素養(yǎng)

人文素養(yǎng)屬于STEAM教育理念中的重要模塊，其在小學(xué)科學(xué)課程中也不容忽視。

在科學(xué)課程教學(xué)中，教師在幫助學(xué)生習(xí)得知識、掌握技能的同時，也應(yīng)該對其加強文化體驗，不斷提高科學(xué)課程中人文藝術(shù)的占比，將藝術(shù)化作為小學(xué)科學(xué)技術(shù)課程的最高追求。從課程實施方面來看，小學(xué)科學(xué)課程也應(yīng)鼓勵學(xué)生運用多種藝術(shù)表現(xiàn)形式，表達個人的想法或者創(chuàng)作出表達藝術(shù)的產(chǎn)品，從而不斷加強小學(xué)生對美的感知、對自我的表達。以小學(xué)科學(xué)課程中《走馬燈》的設(shè)計為例。首先教師可以帶領(lǐng)學(xué)生探究走馬燈的歷史和發(fā)展，讓學(xué)生意識到中國傳統(tǒng)文化的偉大，以及傳統(tǒng)與新興文化的交替和繼承。通過學(xué)生個人的設(shè)計和對走馬燈進行裝飾和美化，提高學(xué)生對美的追求。當(dāng)然，小學(xué)生還可以根據(jù)個人的想象為《走馬燈》配上個人喜愛的歌曲，從而培養(yǎng)學(xué)生與他人分享的品格以及提高對音樂的鑒賞力。通過對走馬燈的設(shè)計，可以將不同種類的學(xué)科知識豐富起來，創(chuàng)建有趣的科學(xué)教學(xué)課堂。這一教學(xué)設(shè)計的主要目標(biāo)是通過小組成員的合作、對材料的選擇和對走馬燈的美化，逐步提高學(xué)生的ARTS能力，從而提高學(xué)生的人文底蘊，讓學(xué)生承擔(dān)起傳承中華美德的責(zé)任。

（二）突出課程實踐性

小學(xué)科學(xué)課程的組織不應(yīng)該以傳統(tǒng)的知識傳授為主要目的，而是要讓學(xué)生能夠提高動手操作能力，突出課程組織的實踐性，從而實現(xiàn)科學(xué)課程的最終目標(biāo)。在這一過程中，可以結(jié)合STEAM課程的以問題為中心、以項目為中心等組織形式。教師可以提出真實的問題、選擇合適的元素，將各學(xué)科整合起來。小學(xué)生通過動手操作，可以將對理論知識的理解進一步深化。在設(shè)計實踐活動的時候，教師也要根據(jù)學(xué)生的實際水平，為學(xué)生的實踐活動創(chuàng)造適宜的環(huán)境，為學(xué)生獨立思考和動手操作提供基本的實驗器材。例如，在制作降落傘的過程中，小學(xué)生可以真正動手操作制作降落傘。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生了解降落傘的相關(guān)知識、降落傘的構(gòu)成部分和特點及作用，準(zhǔn)備制作降落傘所需要的材料或者測量傘繩長度。通過對降落傘基本知識的了解，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)作動力。在這個制作過程中，小學(xué)生需進行多次實驗數(shù)據(jù)的分析和整理，才能找到降落傘減速的規(guī)律。

（三）構(gòu)建多元課程評價體系

小學(xué)科學(xué)課程的評價對課程開發(fā)有著重要作用，課程評價是對上課內(nèi)容的系統(tǒng)性評估。在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，科學(xué)課程注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。因此，對學(xué)生上課情況的評價應(yīng)該是多元性的，評價主體應(yīng)該是師生共同參與。例如，可以進行生生評價、學(xué)生進行小組評價、教師評價等，教師主要擔(dān)負(fù)引導(dǎo)者和監(jiān)督者的角色。其次，評價過程應(yīng)該以形成性評價為主。對學(xué)生的科學(xué)課程評價更應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，因為學(xué)生的成長、其綜合素質(zhì)的提高并不是時時刻刻具有外顯性，很多能力和素養(yǎng)并沒有清晰的評判標(biāo)準(zhǔn)。

例如，在上述制作降落傘和走馬燈的實驗操作過程中，教師可以對學(xué)生進行多方面評價。教師給出評價量規(guī)，學(xué)生可以進行自我判斷。根據(jù)STEAM教育理念，教師可以對學(xué)生制作的走馬燈和降落傘從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等五個領(lǐng)域進行評價。走馬燈的旋轉(zhuǎn)原理，包括空氣對流、摩擦力等相關(guān)知識，都涉及工程學(xué)的相關(guān)問題。制作是否成功體現(xiàn)了學(xué)生對這些知識的掌握程度。另外，動手制作也體現(xiàn)了STEAM教育理念的實踐性，還涉及相關(guān)的數(shù)學(xué)知識。在制作走馬燈葉輪的葉片時，學(xué)生需要學(xué)會使用量角器、尺子、圓規(guī)等基本的數(shù)學(xué)工具。同樣，在降落傘制作過程中，學(xué)生也了解了降落傘的發(fā)展歷史，這也體現(xiàn)了STEAM理念中的ARTS教育理念。