踐行STEM教育理念 培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)

◇宋景山（山東：廣饒縣第一實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技在人們生活中的地位越來越重要，小學(xué)科學(xué)教育也受到了社會(huì)大眾的重視。在素質(zhì)教育的大背景下，科學(xué)教育要以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心目標(biāo)，這樣才能促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。小學(xué)科學(xué)可以為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。目前對(duì)小學(xué)科學(xué)教育的研究還有待提升，眾多學(xué)者利用STEM 理論，旨在將科學(xué)與其他學(xué)科進(jìn)行內(nèi)在聯(lián)系，通過整合教育資源促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

一、STEM教育概念界定

STEM 之前被稱為SMET，而STEM 最開始是由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)正式稱呼的。它是指科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的集合，從STEM 被創(chuàng)造之日起就被人們廣泛接受。它的核心思想是把這4 門學(xué)科進(jìn)行整合，STEM 思維的本質(zhì)是嘗試把分裂進(jìn)行集成，這是一次教育理念的飛躍。國(guó)家社會(huì)對(duì)科技人才、全面人才的需求十分緊迫，現(xiàn)代教育必須培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，這樣才能提高學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力，讓學(xué)生可以獨(dú)立地面對(duì)社會(huì)挑戰(zhàn)。本文教學(xué)中的STEM 教育理念，主要是指學(xué)生根據(jù)學(xué)科知識(shí)、利用學(xué)科聯(lián)系來解決實(shí)際問題的能力。

STEM 之所以可以成為集合，是因?yàn)樗鼈冎g存在必然的聯(lián)系。如，科學(xué)的發(fā)展需要數(shù)學(xué)，工程的發(fā)展需要技術(shù)?；诖?，還有人提出了STEAM 的理念，其中A 指的是藝術(shù)。不管是哪種理念，它們都是創(chuàng)新性、綜合性的教育理念。教師在教學(xué)時(shí)要充分發(fā)揮創(chuàng)新性教育理念的作用，并且STEM 教育理念的核心是創(chuàng)新，這意味著教師不僅要把這4 個(gè)科目單純地結(jié)合，還要讓學(xué)生在STEM 教育理念下，進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。這就意味著教學(xué)必須具備重要的學(xué)科素養(yǎng)，如，學(xué)生的協(xié)調(diào)能力、探索能力等等。學(xué)生在學(xué)習(xí)中，不僅要能夠熟練運(yùn)用知識(shí)，還必須根據(jù)客觀現(xiàn)象進(jìn)行判斷并敢于質(zhì)疑，在學(xué)習(xí)中要能夠創(chuàng)新和平等地交流，本著科學(xué)精神，對(duì)知識(shí)進(jìn)行透徹理解。這樣才能最大限度地發(fā)揮STEM 教育理念的作用。

二、在小學(xué)科學(xué)教育中踐行STEM 教育理念的意義

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，各國(guó)都非常重視青少年科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的組織。我國(guó)也不例外。科學(xué)教育課程能夠讓小學(xué)生繼續(xù)保持好奇心、繼續(xù)保持探究世界的欲望和興趣。同時(shí)，科學(xué)課還可以幫助小學(xué)生對(duì)周圍的世界進(jìn)行認(rèn)知探究。通過科學(xué)的學(xué)習(xí)，小學(xué)生可以了解生活常識(shí)、自然知識(shí)、宇宙知識(shí)，了解自然的魅力與秘密。在這一過程中，小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、探究思維、邏輯思維、理性思維都能夠得到有效培養(yǎng)，促進(jìn)小學(xué)生綜合發(fā)展。把STEM 教育理念與小學(xué)科學(xué)相結(jié)合，可以通過4 個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系展開綜合教育，并解決小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的具體問題，讓學(xué)生通過知識(shí)的聯(lián)系，嘗試解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。

三、小學(xué)科學(xué)教育中存在的問題

（一）教師對(duì)STEM 教學(xué)認(rèn)識(shí)不足

想要高效地開展STEM 教學(xué)，教師的專業(yè)素養(yǎng)非常重要。教師的專業(yè)素養(yǎng)決定了小學(xué)科學(xué)教育的效果。因此，在展開教學(xué)工作前，科學(xué)教師必須對(duì)STEM 教學(xué)價(jià)值進(jìn)行深入研究。但是調(diào)查顯示，有較多教師對(duì)STEM 教育理念的認(rèn)知不夠深入、完善，不清楚STEM 與科學(xué)教學(xué)之間的關(guān)系，在日常上課的過程中也較少運(yùn)用STEM 教育理念。只有少部分的科學(xué)教師認(rèn)為，科學(xué)教學(xué)和STEM 教學(xué)的差別較大，STEM教學(xué)運(yùn)用綜合教育觀念。由此可以看出，還有相當(dāng)一部分教師對(duì)STEM 教育理念的認(rèn)識(shí)不夠深入、系統(tǒng)、全面。學(xué)校必須做好STEM 教育理念的宣傳，這樣才能讓教師深入了解STEM 教育理念的價(jià)值。

（二）STEM 教學(xué)開展不足

在教學(xué)前，教師要先設(shè)計(jì)STEM 教學(xué)目標(biāo)，其中包括知識(shí)目標(biāo)和探究目標(biāo)。小學(xué)科學(xué)和STEM 教學(xué)的綜合性都較強(qiáng)，教師要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新并展開實(shí)踐探索。但是大部分教師對(duì)STEM 教學(xué)還處于理論階段，并且由于各個(gè)學(xué)校教師專業(yè)素養(yǎng)、硬件條件等各方面的問題，STEM 教學(xué)開展不足?？茖W(xué)課是小學(xué)教育中的綜合課程，可以說是一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)體系。STEM 教學(xué)是以核心素養(yǎng)為重點(diǎn)的科學(xué)教育模式，但是教師在教學(xué)中缺乏指導(dǎo)以及示范，還有部分教師對(duì)跨學(xué)科教學(xué)不具備充足的自信心，這導(dǎo)致關(guān)聯(lián)教學(xué)內(nèi)容不夠細(xì)致完善。

四、踐行STEM 教育理念培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的策略

（一）采取合理的融合措施

教師可以采取以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教師在教學(xué)前要先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容。項(xiàng)目?jī)?nèi)容必須與數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等這幾方面有機(jī)結(jié)合。在設(shè)計(jì)任務(wù)后，教師可以讓學(xué)生組成合作小組，共同完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)。

以青島版三年級(jí)上冊(cè)《土壤的種類》這一課為例，本課的課標(biāo)要求是觀察土壤的不同特點(diǎn)，并舉例說出黏質(zhì)土、壤土和沙質(zhì)土適宜種植哪些植物。具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)有：讓學(xué)生觀察沙質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土，并闡述這些土壤的區(qū)別；讓學(xué)生對(duì)這些土壤進(jìn)行觀察比較并做好實(shí)驗(yàn)記錄。在設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)之后，教師可以設(shè)置三個(gè)項(xiàng)目任務(wù)：不同類型的土壤有什么特點(diǎn)？不同類型土壤的滲水性如何？沙質(zhì)土、黏質(zhì)土、壤土適宜生長(zhǎng)哪些植物？在布置完這三個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師讓學(xué)生5 個(gè)人組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，然后給每一組分別提供沙質(zhì)土、黏質(zhì)土、壤土，讓小組通過合作探究的方式，制定每一個(gè)任務(wù)的具體學(xué)習(xí)計(jì)劃。如，對(duì)于第1 個(gè)任務(wù)，學(xué)生主要通過科學(xué)器材對(duì)土壤進(jìn)行觀察和比較；對(duì)于第2 個(gè)任務(wù)，學(xué)生主要通過實(shí)驗(yàn)觀察法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；第3 個(gè)任務(wù)則是通過對(duì)前兩個(gè)任務(wù)的總結(jié)分析進(jìn)行推測(cè)。

在制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃的過程中，教師要給予學(xué)生充分的自主權(quán)，讓他們通過自主探究、自主思考、自主嘗試的方式，制訂本小組的學(xué)習(xí)計(jì)劃。對(duì)于一些有困難的小組，教師要進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。教師還可以發(fā)給學(xué)生有關(guān)實(shí)驗(yàn)觀察以及科學(xué)器材使用的課外資料，讓學(xué)生閱讀并展開探究學(xué)習(xí)。這樣可以有效地把科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行融合。在完成實(shí)驗(yàn)后，教師可以請(qǐng)小組學(xué)生展示本小組的項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果，通過這一學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。

（二）整合資源設(shè)計(jì)教學(xué)方案

STEM 教學(xué)主要解決的是生活問題，生活問題往往需要綜合知識(shí)來解決。因此，在教學(xué)中，教師要以學(xué)生需求為導(dǎo)向，打破學(xué)科之間的壁壘，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行整合歸納，同時(shí)還要找到各個(gè)學(xué)科之間的契合點(diǎn)，設(shè)計(jì)最佳的教學(xué)方案。

以三年級(jí)上冊(cè)第6 單元“測(cè)量工具”為例，本單元涉及的主要測(cè)量工具有量筒、天平和沙漏。量筒、天平在數(shù)學(xué)中常見，沙漏在生活計(jì)時(shí)中常見，那么在教學(xué)中，教師就可以把數(shù)學(xué)、生活知識(shí)聯(lián)系整合。教師可以尋找數(shù)學(xué)當(dāng)中與量筒有關(guān)或與天平有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，通過問題引入。如，教師可以給學(xué)生展示一個(gè)天平，天平的左邊放著裝了水的氣球，而天平的右邊有一個(gè)秤砣，教師給出了氣球的重量，然后讓學(xué)生根據(jù)天平的狀態(tài)來猜測(cè)秤砣的重量。這一方法一般用于方程的學(xué)習(xí)，而教師將這一知識(shí)點(diǎn)與天平這一測(cè)量工具進(jìn)行結(jié)合，不僅可以幫助學(xué)生理解天平的用法，還可以讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)天平在生活中的應(yīng)用進(jìn)行探究。通過對(duì)沙漏的講解，教師可以幫助學(xué)生了解古時(shí)計(jì)時(shí)工具的使用等技術(shù)知識(shí)，并讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會(huì)運(yùn)用沙漏來掌握大概的時(shí)間段。通過這樣的方式，既可以融合學(xué)科知識(shí)，又可以促使學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)深入理解。

（三）重視實(shí)踐交流

順利實(shí)現(xiàn)STEM 教學(xué)的前提，是對(duì)STEM教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析，并完善教學(xué)設(shè)計(jì)。要設(shè)計(jì)出適合小學(xué)科學(xué)的STEM 教學(xué)模式，需要教師先確定教學(xué)重點(diǎn)、設(shè)計(jì)教學(xué)鏈接和教學(xué)模型，每一個(gè)部分都需要教師認(rèn)真對(duì)待。教師要注重實(shí)踐探究，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在STEM 教學(xué)中，學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)十分重要，而動(dòng)手操作能力是教師要重點(diǎn)培養(yǎng)的綜合能力之一。在此基礎(chǔ)上，教師要在課堂上增加實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)。由于小學(xué)生的年紀(jì)較小，抽象思維能力較弱，課堂上教師就要用具體的事物對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作。在課堂上，除了書本理論知識(shí)的學(xué)習(xí)外，還可以開展特色實(shí)踐課，讓學(xué)生在動(dòng)手的過程中快樂學(xué)習(xí)。

以青島版四年級(jí)下冊(cè)《聲音的傳播》這一課為例，本課的主要教學(xué)目標(biāo)是：讓學(xué)生知道聲音可以在固體、氣體、液體中向各個(gè)方向傳播，并知道聲音以波的形式進(jìn)行傳播。教師可以針對(duì)聲音在固體、液體和氣體中的傳播，設(shè)計(jì)實(shí)踐探究活動(dòng)。教師可以準(zhǔn)備多種固體，有實(shí)心的，也有空心的，還可以讓每個(gè)學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)水杯。兩個(gè)學(xué)生為一組，分別在這些物體的兩頭說話，然后讓學(xué)生感受在不同的介質(zhì)下聲音的傳播有什么特點(diǎn)和區(qū)別。在這一過程中，教師可以讓學(xué)生自主展開實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。學(xué)生可以從各個(gè)方向，以不同的形式，展開實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生還可以自己尋找固體、液體、氣體等介質(zhì)進(jìn)行實(shí)踐。這樣通過小組探究活動(dòng)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

除此之外，教師還要在實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，利用教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，然后讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作步驟。教師在學(xué)生對(duì)猜想進(jìn)行驗(yàn)證的過程中，要引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)方法、科學(xué)思維進(jìn)行推測(cè)，還可以在這一過程中滲透情感教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

（四）加強(qiáng)對(duì)教師的培訓(xùn)

教師是STEM 教學(xué)中的重要群體，教師的專業(yè)素養(yǎng)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)有直接影響。因此學(xué)校要制訂詳細(xì)的教師培訓(xùn)計(jì)劃。在培訓(xùn)前，要與和STEM 培訓(xùn)相關(guān)的教師進(jìn)行合作，嚴(yán)格制定培訓(xùn)考核制度?？梢越梃b國(guó)外先進(jìn)的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用先進(jìn)的培訓(xùn)理念，組織教師展開學(xué)習(xí)。學(xué)校還可以組織本校教師和其他學(xué)校的教師合作交流，更新教師關(guān)于STEM 的專業(yè)知識(shí)。除此之外，學(xué)校還可以舉辦專家講座，請(qǐng)專家為教師提供教育幫助，讓教師樹立先進(jìn)科學(xué)的學(xué)習(xí)觀念。STEM 專業(yè)知識(shí)的更新速度很快，教師也要跟隨教育改革的發(fā)展和素質(zhì)教育的要求，不斷更新STEM 教育理念。這樣可以幫助教師構(gòu)建高效的科學(xué)課堂。

綜上所述，教師要在STEM 教育理念和科學(xué)教學(xué)的融合過程中，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。為此，教師要豐富教學(xué)模式，提高自己的專業(yè)水平，運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)理念構(gòu)建高效的科學(xué)教育課堂，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。