淺談STEM教育理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

盧毅

摘? 要：在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，運(yùn)用STEM教育理念能夠使學(xué)生積極動(dòng)腦思考，發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性，在動(dòng)手操作中培養(yǎng)探究能力，在分享活動(dòng)中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣。文章結(jié)合科學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐，闡釋了如何運(yùn)用STEM教育理念提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM教育;小學(xué)科學(xué);教學(xué)實(shí)踐

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，但STEM教育并不是指這四門學(xué)科的簡(jiǎn)單組合，而是將它們中的許多要素有效融合成一個(gè)整體，以解決真實(shí)問題為學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，在實(shí)踐活動(dòng)中獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中STEM教育的運(yùn)用比較普遍，讓學(xué)生在真實(shí)的情境問題中思考解決方案，在探究過程中優(yōu)化思維，在評(píng)價(jià)總結(jié)中得到思維的提升。可見，指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷STEM教育的學(xué)習(xí)過程可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。筆者以青島版《義務(wù)教育教科書·科學(xué)》三年級(jí)下冊(cè)第五單元“浮和沉”一課為例，探討STEM教育理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的具體實(shí)踐。

一、聚焦問題，擬定方案

科學(xué)課上借助動(dòng)畫片的導(dǎo)入，架起生活與科學(xué)之間的橋梁，體現(xiàn)出STEM教育的情境性，讓學(xué)生感悟“科學(xué)即生活”的道理，然后引出問題，通過小組合作的學(xué)習(xí)方式集體擬定實(shí)驗(yàn)方案，在學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

例如，在教學(xué)“浮和沉”一課時(shí)，筆者在上課伊始播放了動(dòng)畫片《烏鴉喝水》，讓學(xué)生猜測(cè)“烏鴉為什么能喝到水”。隨后，學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際展開了交流，總結(jié)出主要原因：因?yàn)槭雍苤?，能夠沉在水底，使水面上升。筆者順勢(shì)提出學(xué)習(xí)任務(wù)：假如你就是這只聰明的烏鴉，還能想到把什么放到水里讓自己喝到水呢？學(xué)生通過觀看動(dòng)畫片知道物體沉在水底，能夠使水面上升的知識(shí)，推測(cè)出如果物體浮在水面上，水面就無法上升。因此，要完成這個(gè)任務(wù)就需要知道哪些材料會(huì)沉入水底，哪些材料會(huì)浮在水面。筆者將學(xué)生分成六個(gè)工程小組，每名學(xué)生都是一名工程師，需要制訂項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方案。筆者提示學(xué)生：可以收集哪些物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？并引導(dǎo)學(xué)生深入思考：作為一名工程師，應(yīng)該怎樣把實(shí)驗(yàn)方案條理化，使人看了一目了然，便于開展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生立刻想到了使用表格列舉的方式，然后小組合作設(shè)計(jì)了一張表格，將表格分成兩欄，分別填入“材料名稱”和“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”。筆者與學(xué)生討論：實(shí)驗(yàn)材料在生活中常見嗎？你能預(yù)測(cè)這些物品在水中的沉浮情況嗎？學(xué)生經(jīng)過交流，在表格中又增添了“預(yù)測(cè)”一欄。

在擬定實(shí)驗(yàn)方案的過程中，模擬工程師的角色調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生根據(jù)任務(wù)需求，自行設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方案，在交流中進(jìn)行合作、探討，逐步掌握了工程思維，使學(xué)習(xí)任務(wù)既基于教材但又不拘泥于教材，為發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新能力打下良好基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證預(yù)測(cè)

基于學(xué)生擬定的實(shí)驗(yàn)方案，筆者讓學(xué)生通過STEM活動(dòng)，在細(xì)致的觀察中用科學(xué)的思維了解事物的物理性質(zhì)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與自己的預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)起來，檢驗(yàn)自己的預(yù)測(cè)是否正確，從多角度剖析問題，解決問題。

例如，各個(gè)工程組在完成“浮和沉”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)以后，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分步進(jìn)行實(shí)踐操作。學(xué)生收集到的實(shí)驗(yàn)物品主要是積木、塑料尺、鉛筆、橡皮、鉛筆刀、硬幣、吸鐵石、紙等。筆者在實(shí)驗(yàn)之前先讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)物品都是用什么材料做成的，把這些材料分別標(biāo)上編號(hào)，便于實(shí)驗(yàn)以后進(jìn)行記錄和整理。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，觀察到有些物品都是沉入水底的，有些物品是浮在水面上的，還有些物品先是浮在水面上，待其全部浸濕以后就又沉入水底。各小組把實(shí)驗(yàn)結(jié)果一一填入表格，最后對(duì)照自己的預(yù)測(cè)情況看看兩者是否一致。學(xué)生如果發(fā)現(xiàn)有自己解決不了問題，就提出來集體討論解決。

實(shí)驗(yàn)操作是學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生像工程師一樣親歷實(shí)驗(yàn)物品的檢測(cè)過程，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，借助表格真實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)總結(jié)有據(jù)可循，形成嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

三、分享展示，反思提升

運(yùn)用STEM教育理念，教師除了需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究，還要提升學(xué)生展示項(xiàng)目成果的能力。學(xué)生展示自己的實(shí)驗(yàn)成果，與同伴共同分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，教師則從發(fā)展學(xué)生思維的角度用激勵(lì)性的語言評(píng)價(jià)學(xué)生的進(jìn)步，讓學(xué)生在反思中不斷提升自己的科學(xué)素養(yǎng)。

例如，在展示“浮和沉”學(xué)習(xí)成果時(shí)，筆者可以先讓學(xué)生分小組介紹實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果，以及取得的成果與預(yù)測(cè)是否一致等，還可以介紹自己小組在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的一些有趣經(jīng)歷，分享學(xué)習(xí)心得。其他小組則對(duì)發(fā)言學(xué)生的語言表述、實(shí)驗(yàn)操作過程、得出結(jié)論等方面進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，如對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的收集是否合理進(jìn)行點(diǎn)評(píng)等。筆者還組織學(xué)生根據(jù)其他學(xué)生的評(píng)價(jià)進(jìn)行自評(píng)，找出自己在實(shí)驗(yàn)中存在的不足，反思自己在團(tuán)隊(duì)合作中的表現(xiàn)，具體談?wù)勛约涸诨顒?dòng)中的收獲。同時(shí)，筆者也對(duì)學(xué)生在整堂課中表現(xiàn)出來的對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解、操作水平、處理信息的能力進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，促使學(xué)生取得進(jìn)步。

課堂上讓學(xué)生展示學(xué)習(xí)成果并進(jìn)行分享，在他人的評(píng)價(jià)中及時(shí)做出評(píng)價(jià)與反思。學(xué)生就如同一位真正的工程師在評(píng)價(jià)自己的工程質(zhì)量，能夠享受到任務(wù)完成的喜悅。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用STEM教育理念，不但豐富了教學(xué)情境，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情，而且使學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)了設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和思維能力，獲得了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。因此，教師在教學(xué)時(shí)要融合STEM教育理念，構(gòu)建出精彩紛呈的科學(xué)課堂，不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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