在教學活動各個環(huán)節(jié)中滲透STEM教育理念

◇孫 萌（浙江：杭州市蕭山區(qū)城東小學）

隨著教育實踐的改革不斷深化，STEM 教育理念被逐漸應用于小學科學這門幫助學生探索自然界客觀規(guī)律的學科。將STEM 教育理念融入小學科學教學，能夠幫助學生更好地理解和認知客觀世界，提升學生的思維能力與想象力。為了用STEM 打開小學科學高效課堂的大門，教師應該加深對STEM 教育理念的理解并提高重視程度，發(fā)揮其優(yōu)勢，將其應用到教學活動的各個環(huán)節(jié)之中，從而真正打造高效科學教學，為學生科學素養(yǎng)的提升與未來的發(fā)展做好鋪墊。

一、STEM教育理念概述

STEM 教育源于美國，是以科學、技術、工程和數(shù)學為主要課程的教育。其中S 指科學，T 指技術，E指工程，M指數(shù)學。

STEM，從字面上可以理解為多門學科之間的連接與整合，支持學習者以多學科整合的思維方式展開學習，理解與探索世界。

從本質(zhì)上理解，STEM 是一種課程，也是一種學習方式與教學策略。作為課程，STEM 是四個科目的融合與聯(lián)系，但并不是科學、技術、工程與數(shù)學的簡單疊加，而是綜合四個學科的特點，是學科之間的相互整合，構(gòu)成一個完整的體系。

小學科學課程包括自然科學知識、動手實驗等實踐知識，也需要學生具備良好的數(shù)學基礎。STEM 強調(diào)綜合培養(yǎng)學生的多學科素養(yǎng)，是一種重實踐、超學科的教育概念。在科學這門學科中，完美地融合STEM 教育理念，能真正帶領學生觀察科學現(xiàn)象、探索科學知識、感悟科學奧秘，這對于提升學生的學習積極性，激發(fā)學生的好奇心與求知欲，提升學生解決問題能力，獲取勇于探索、積極進取的科學態(tài)度與創(chuàng)造性精神具有重要意義。

二、在小學科學教育中滲透STEM 教育理念的重要性

（一）學生學習興趣的催化劑

在小學科學教學中融入STEM 教育理念，教師可以通過多學科整合的方式為學生呈現(xiàn)科學知識，從而讓學生感受到科學學習與其他學科之間的聯(lián)系，在對生活及其他知識的認知基礎上了解科學，這對于激發(fā)學生學習的興趣、提升學生的體驗與參與具有積極的促進作用。同時，當學生對科學學習產(chǎn)生了濃厚興趣，就能夠獲得快樂愉悅的學習體驗，這對于提升教學效率、為科學插上騰飛的翅膀具有重要示范意義。

（二）解決問題的驅(qū)動力

STEM 教學是一種跨學科的教育思想。在小學科學教育中融入STEM 教育理念，就能夠為學生提供運用科學、工程、技術、數(shù)學等方法分析科學知識的思路，從而讓學生融合多種方法，通過動手動腦，獲取解決科學問題的路徑與方法，這對于提升學生探索科學規(guī)律的能力，尋找解決實際問題的方法，提升解決問題的效率，具有重要意義。

（三）學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)的推動力

在傳統(tǒng)科學教學中，教師都是以講知識、示范實驗為主，而學生的主體性得不到體現(xiàn)，學生實踐活動少、學習效率低。而STEM 教育理念指導下的科學教學，強調(diào)生生之間、師生之間的相互配合與溝通。學生通過小組合作、網(wǎng)絡查詢等方式，搜集信息，通過假設、驗證、分析，獲得科學知識與結(jié)果。在這樣的學習過程中，學生真正成了學習的主體。在此過程中，他們相互激勵、相互幫助、相互學習，共同探究科學的奧秘，尋求問題解決的方法。這對于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，發(fā)展學生的科學精神，提升學生的團結(jié)協(xié)作精神，具有重要意義。

三、STEM教育理念與科學課程的契合點

STEM 教育理念為小學科學教學提供了動力支持與方法支持，對于提升科學課程教學效率具有重要意義，這是因為STEM 教育理念與科學課程有著最佳的契合點。發(fā)揮STEM 教育理念在科學課程中的優(yōu)勢，能推動教學效率的大幅提升。

首先，從課程特征看，科學課程是以學生的日常生活為基礎的，強調(diào)學生知識學習中的參與體驗與綜合實踐。這是一門綜合性的學科，強調(diào)的是物質(zhì)科學、自然科學、地球與宇宙科學、技術與工程等領域的滲透與聯(lián)系，從而發(fā)揮不同知識領域的教育功能，引領學生創(chuàng)造性思維能力發(fā)展。而STEM 教育理念強調(diào)學生在真實的生活情境與問題情境中動手操作、動腦思考，探究問題解決的方法，進而解決問題，在此過程中，發(fā)展學生的創(chuàng)新性思維能力等綜合素質(zhì)。

其次，從課程目標看，科學課程的教學目標在于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，讓學生在學習科學基礎知識的同時發(fā)展科學探究能力，形成科學態(tài)度與科學精神，感受科學技術、生活環(huán)境與實踐之間的關系，為終身發(fā)展奠定基礎。而科學素養(yǎng)正是STEM 素養(yǎng)的重要組成部分。STEM 素養(yǎng)包含了科學、技術、工程和數(shù)學四個方面的素養(yǎng)，強調(diào)運用這四個學科的能力與素養(yǎng)，將學到的知識轉(zhuǎn)化為探究真實世界的綜合能力。

最后，從課程內(nèi)容看，科學課程以主題或任務形式呈現(xiàn)，與其他學科之間有著密不可分的關系。STEM 教育包含科學、技術、工程、數(shù)學四個學科的知識，而學生在具體的學習過程中，以任務或是項目為引導，將四個學科的內(nèi)容進行整合。

綜合上述三個方面，可見STEM 教育理念與小學科學課程之間有著密不可分的聯(lián)系。因此，將STEM 教育理念落實到科學教學課程中，不但是提升科學教學效率的一種方法，更是促進科學教學改革的重要路徑。

四、在小學科學教學活動各個環(huán)節(jié)中滲透STEM教育理念

（一）圍繞STEM 設計PBL 教學

科學課程應該以探究性學習為主，但是這不是唯一的方式。STEM 理念強調(diào)以項目學習、問題解決為導向，進行課程的組織。這一組織方法非常適用于科學課程，在實際教學中，教師應仔細閱讀教材，并且整合科學、技術、工程、數(shù)學等綜合性的跨學科內(nèi)容，據(jù)此為學生設計真實的情境，讓學生在情境中運用知識解決問題，收獲思辨能力、創(chuàng)造力、合作能力與溝通能力。比如，在“用紙造一座橋”的教學中，本課知識點涵蓋了物質(zhì)科學領域中的力學知識與技術與工程領域中的橋梁設計相關知識。教師在課堂教學中將用紙造一座橋的理念滲透其中，在設計教學目標時，便可以從科學、技術、工程與數(shù)學四個方面出發(fā)，設計三維教學目標：知識層面的目標為知道線面體的關系，了解抗彎曲能力與形狀的關系，了解力的分解，了解拱形原理，學會度量和簡單的計算，體驗工程設計過程；技能層面的目標為學會類比分析、統(tǒng)籌安排，創(chuàng)造性地思考解決問題，培養(yǎng)小組協(xié)作意識。在教學中，從STEM 的要求出發(fā)，教師便可以采取PBL 教學法讓學生通過分組討論，共同設計一座能承重紙橋的最佳方案，然后通過質(zhì)量檢測評選獲勝小組。當評價完成后，教師再讓學生進行自我反思，想一想自己的設計方案中還有哪些需要改進，并且進一步優(yōu)化改進方案。

（二）結(jié)合STEM 要求設計科學活動

小學科學是一門重視實驗探究的學科，更是重視培養(yǎng)學生動手能力、思維能力的學科。在科學課堂上，依托STEM 教育理念開展高效的科學教學，教師應該以學科整合為基礎設計科學活動，讓學生在活動中觀察體驗操作，獲得正確的科學認知，提升科學素養(yǎng)。比如，在“工具和機械”的單元教學中，教師可以為學生設計一個這樣的科技小活動：讓學生用瓶蓋、玻璃球、膠帶、橡皮泥等材料以小組的形式共同設計、制作滾軸軸承。當學生完成這一任務后，教師會發(fā)現(xiàn)，由于瓶蓋是不透明的，學生不能夠親眼看到內(nèi)部玻璃球的滾動狀態(tài)，從直觀的角度來看實驗結(jié)果和學生的認知收獲就大打折扣。這時，教師再為學生準備一些透明的底座和蓋盤，讓學生運用這些新的工具，對自己的實驗過程進行改進。這樣一來，學生通過測試、比較、觀察和親身體驗，就能夠發(fā)現(xiàn)滾珠軸承的好處，整個的教學活動既兼顧知識理解、概念結(jié)構(gòu)，又促進了學生的思維能力培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學生的科學認知，促使學生素養(yǎng)提升，讓科學課堂閃爍出光芒。

（三）根據(jù)STEM 設計跨學科問題

科學課程體現(xiàn)了自然的奧秘，其課程實施的主要形式就是提問題、作假設、訂計劃、獲證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、驗證結(jié)論并表達。因此，在教學中引入STEM 教育理念，教師應該重視設計跨學科問題，讓學生經(jīng)歷并感知基本的科學方法，收獲理性思維，認識事物的本質(zhì)。以“杠桿的科學”教學為例，根據(jù)STEM 教育理念，教師設計教學目標后，以情境導入的方式，通過視頻、圖片等形式，讓學生了解杠桿外形、結(jié)構(gòu)和使用方法。這時，在學生的認知基礎上，教師便可以給學生出示幾幅圖片，讓學生思考這些裝置中哪些是杠桿，哪些不是杠桿，并且積極探究杠桿的使用方法。最后，教師將研究杠桿省力問題作為項目式學習的問題任務，引導學生展開探究。在解決此問題任務時，教師要以以下問題作為驅(qū)動：準備搜集哪些數(shù)據(jù)？以怎樣的方法搜集數(shù)據(jù)？如何對這些數(shù)據(jù)進行整理？你們小組是怎樣分工的？每個人的職責與工作任務是什么？實驗研究中得出了哪些結(jié)論？出現(xiàn)了怎樣的問題？這些問題是通過什么方法解決的？實驗方案實施是否順利？通過對實驗數(shù)據(jù)的分析與整理，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？以問題驅(qū)動學生展開探討，讓他們主動思考，積極合作，不斷探索、嘗試和自我反思。在實踐探究中獲得不斷提升。本節(jié)課的教學克服了傳統(tǒng)做題的方式與閱讀的方式，讓學生通過探討與主動參與，能夠知道支點、受力點、阻力點，了解杠桿的分類，學會設計數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，學會整理、分析實驗數(shù)據(jù)，并且應用杠桿知識解決生活中的問題。這樣，不僅能讓學生的思維更加理性，還能真正提升他們解決問題的意識與能力，充分展示STEM 教育理念的育人價值。

STEM 已經(jīng)成為基礎教育領域中研究的熱點，它不是簡單地教會學生抽象的學科理論知識，更強調(diào)的是學生獲得將現(xiàn)有知識與技能轉(zhuǎn)化為綜合素養(yǎng)的能力，重視學生經(jīng)歷形成新的知識與技能的過程。在小學科學教學中，教師應該重視運用STEM 教育理念，并且將其滲透在教學的每一個環(huán)節(jié)中，讓學生在STEM 教育理念的帶動下融入科學學習，形成科學精神與科學素養(yǎng)，從而為將來成為具有創(chuàng)新精神的復合型人才奠定堅實基礎。