STEM 教育理念下小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的創(chuàng)新思考

韓 剛

（甘肅省靜寧縣南關(guān)小學(xué)，甘肅靜寧 743400）

STEM 教育理念的核心為跨學(xué)科整合，要求結(jié)合現(xiàn)實(shí)情境問(wèn)題，利用多學(xué)科知識(shí)加以解決，從而提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力與綜合素養(yǎng)。小學(xué)科學(xué)課程的內(nèi)容涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，且各個(gè)領(lǐng)域并不是獨(dú)立存在的，而是相互影響與聯(lián)系，由此可見STEM 教育和小學(xué)科學(xué)課程具有融合的可行性。小學(xué)科學(xué)課程的實(shí)踐性特征明顯，主要利用探究活動(dòng)來(lái)開展學(xué)習(xí)。就現(xiàn)階段而言，很多科學(xué)教師已充分認(rèn)識(shí)到STEM 教育理念的應(yīng)用價(jià)值，能夠在課堂教學(xué)中融入其他學(xué)科的知識(shí)，但并未深度結(jié)合STEM 教育理念與探究性活動(dòng)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致STEM 教育理念的價(jià)值、優(yōu)勢(shì)得不到全面體現(xiàn)。因此，教師要依據(jù)STEM 教育理念科學(xué)設(shè)計(jì)綜合性的探究活動(dòng)，在高效傳授學(xué)生科學(xué)知識(shí)及其他學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上，同步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素養(yǎng)。

一、STEM 教育理念的內(nèi)涵及實(shí)施原則

（一）內(nèi)涵

STEM 教育將多學(xué)科知識(shí)綜合起來(lái)，有機(jī)統(tǒng)一了知識(shí)獲取、方法應(yīng)用、情感態(tài)度等方面的目標(biāo)，可對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力進(jìn)行同步培養(yǎng)。通常情況下，可從以下方面進(jìn)行分析。

1.跨學(xué)科性。在STEM 教育理念下，教師科學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)主題，在項(xiàng)目活動(dòng)中融入各領(lǐng)域，促使學(xué)科課程間的知識(shí)割裂和不足得到彌補(bǔ)。

2.情境性。為順利推進(jìn)教育活動(dòng)，教師要綜合考慮學(xué)生能力和教學(xué)主題，將真實(shí)、復(fù)雜的問(wèn)題設(shè)計(jì)出來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在真實(shí)問(wèn)題情境中探索問(wèn)題的解決方案。

3.合作性。在教育過(guò)程中，教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題情境往往較為復(fù)雜，單依靠學(xué)生的個(gè)體力量難以順利解決。因此，小組合作是STEM 教育的主要學(xué)習(xí)形式，小組成員結(jié)合各自的分工配合開展探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（二）實(shí)施原則

為切實(shí)發(fā)揮STEM 教育理念的價(jià)值，提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量，教師需依據(jù)正確的原則設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。

1.關(guān)注課程目標(biāo)。課程標(biāo)準(zhǔn)全面概括了學(xué)科中最重要的內(nèi)容，將此門學(xué)科的重點(diǎn)知識(shí)綜合起來(lái)。在開展STEM 教育時(shí)，可對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中的主題進(jìn)行利用。其中，小學(xué)科學(xué)的核心宗旨是培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，只有通過(guò)進(jìn)階學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐才能達(dá)成這一目標(biāo)。因此，小學(xué)科學(xué)教師要緊密融合課程標(biāo)準(zhǔn)與STEM 教育理念，科學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)，幫助學(xué)生在理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐鍛煉中高效內(nèi)化知識(shí)，逐步形成科學(xué)素養(yǎng)。

2.面向全體學(xué)生。結(jié)合小學(xué)科學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)可知，教師要通過(guò)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施，促進(jìn)班級(jí)所有學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。由于團(tuán)隊(duì)合作是STEM 教育的主要形式，因此在分組過(guò)程中，教師要充分考慮學(xué)生之間的差異，搭配具有不同優(yōu)勢(shì)的學(xué)生，保證各個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)都能夠得到展示與發(fā)揮，進(jìn)而將科學(xué)學(xué)習(xí)的信心建立起來(lái)。只有這樣，才能夠有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3.解決生活問(wèn)題。基礎(chǔ)性知識(shí)是小學(xué)科學(xué)課程的主要內(nèi)容，通過(guò)揭示生活中常見的科學(xué)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究熱情。小學(xué)生具有較強(qiáng)的求知欲，在設(shè)計(jì)探究性問(wèn)題時(shí)，教師一定要與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活中的真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行思考和探索，不但能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)得到優(yōu)化，還能培養(yǎng)其學(xué)以致用的能力。

4.以學(xué)生為主體。促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展是應(yīng)用STEM 教育理念的主要目標(biāo)，教師需轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織者與引導(dǎo)者的角色，將學(xué)生作為課堂學(xué)習(xí)的中心，圍繞學(xué)生的“學(xué)”設(shè)計(jì)各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)所有學(xué)生深度參與進(jìn)來(lái)，與其他學(xué)生加強(qiáng)協(xié)作，共同解決知識(shí)難題，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的成就感，增強(qiáng)他們的科學(xué)學(xué)習(xí)熱情。

二、STEM 教育理念下小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的創(chuàng)新策略

（一）設(shè)計(jì)活動(dòng)基本信息

在STEM 教育理念下，小學(xué)科學(xué)教學(xué)工作主要依托探究學(xué)習(xí)活動(dòng)開展。為保證探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施成效，在活動(dòng)開展前，教師要科學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)的基本信息，如活動(dòng)目標(biāo)、活動(dòng)主題、教學(xué)重難點(diǎn)等，以便推動(dòng)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的順利推進(jìn)。

1.設(shè)定目標(biāo)。培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)課程的總體目標(biāo)，這一目標(biāo)的完成情況直接影響學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)與生活。在制訂教學(xué)目標(biāo)時(shí)，既要重視學(xué)生對(duì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握情況，又要關(guān)注學(xué)生其他領(lǐng)域素養(yǎng)的發(fā)展需求，將STEM 教育理念的跨學(xué)科特征充分體現(xiàn)出來(lái)。一般來(lái)講，可從科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)以及數(shù)學(xué)素養(yǎng)等四個(gè)方面劃分活動(dòng)整體目標(biāo)。科學(xué)素養(yǎng)指的是學(xué)生在參與探究活動(dòng)的過(guò)程中，能夠掌握相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)與原理，形成一定的科學(xué)觀念。技術(shù)素養(yǎng)指的是學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能夠充分掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)材料及工具的使用方法。工程素養(yǎng)指的是學(xué)生的活動(dòng)內(nèi)容及目標(biāo)，自主設(shè)計(jì)與調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置。而數(shù)學(xué)素養(yǎng)則可在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、整理、分析等過(guò)程中形成。

2.選擇主題。教師要綜合考慮學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備及實(shí)際生活，選擇符合學(xué)生學(xué)習(xí)需求的主題。同時(shí)，要關(guān)聯(lián)、承接活動(dòng)之間的主題，以促使學(xué)生的能力和知識(shí)水平得到持續(xù)提高。在單次活動(dòng)主題設(shè)計(jì)時(shí)，要將上下次活動(dòng)的承接關(guān)系納入考慮范圍，適當(dāng)延伸活動(dòng)內(nèi)容。

3.確定時(shí)間。通常學(xué)習(xí)探究活動(dòng)要保持在40 分鐘以內(nèi)?；顒?dòng)時(shí)間過(guò)短，將難以幫助學(xué)生順利掌握相關(guān)知識(shí)與技能；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，小學(xué)生的注意力又容易分散，難以保證學(xué)習(xí)探究活動(dòng)的實(shí)施效果。在活動(dòng)實(shí)施過(guò)程中，教師要嚴(yán)格控制導(dǎo)入時(shí)間，避免過(guò)多占用學(xué)生自主探究、合作探究的時(shí)間。

4.設(shè)定重難點(diǎn)。只有明確課堂教學(xué)的重難點(diǎn)，才可以增強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)的針對(duì)性。因此，教師需依據(jù)學(xué)生的能力水平，認(rèn)真分析此節(jié)課的探究?jī)?nèi)容，準(zhǔn)確把握重難點(diǎn)知識(shí)。為順利突破教學(xué)重難點(diǎn)，教師在學(xué)生探究過(guò)程中要加強(qiáng)指導(dǎo)，并在活動(dòng)后進(jìn)行梳理與總結(jié)，保證每個(gè)學(xué)生都能夠深入理解和掌握。

（二）明確師生雙方角色

在STEM 教育理念下，課堂教學(xué)活動(dòng)的主體由教師、學(xué)生共同組成。和常規(guī)教學(xué)模式相比，教師扮演著更加豐富的角色，學(xué)生則在小組中開展探究活動(dòng)，承擔(dān)著相應(yīng)的職能，與其他學(xué)生一起探究任務(wù)。

1.教師角色。在科學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)中，教師具有十分豐富的職能，需結(jié)合具體的活動(dòng)主題與目標(biāo)及時(shí)轉(zhuǎn)變角色，以便順利推進(jìn)科學(xué)探究活動(dòng)。其中，最為主要的角色是“主講”和“助教”。教師不再向?qū)W生直接講授科學(xué)知識(shí)，而是以幫助者、支持者的身份輔助學(xué)生開展探究活動(dòng)。在具體教學(xué)過(guò)程中，教師先以主講者的角色創(chuàng)設(shè)探究任務(wù)情境，保證設(shè)計(jì)的任務(wù)情境能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望。同時(shí)，提供給學(xué)生完成探究任務(wù)所需要的基本知識(shí)技能，引導(dǎo)學(xué)生以小組交流、合作探究等形式共同解決問(wèn)題，通過(guò)展示、交流各個(gè)小組完成的作品，來(lái)匯報(bào)探究結(jié)果。在學(xué)生開展合作探究時(shí)，教師要及時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹痰慕巧芮嘘P(guān)注各個(gè)小組的探究情況。如果有疑難問(wèn)題出現(xiàn)，需及時(shí)給予支持，持續(xù)評(píng)估、反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師通過(guò)及時(shí)轉(zhuǎn)換自己的角色，能夠有效匹配科學(xué)探究活動(dòng)，保證活動(dòng)的實(shí)施效果。

2.學(xué)生角色。由于科學(xué)探究活動(dòng)的復(fù)雜性特征明顯，小學(xué)生又不具備較高的認(rèn)知水平和探究能力，依靠個(gè)體力量無(wú)法順利完成。因此，教師要做好學(xué)習(xí)活動(dòng)小組的劃分工作，結(jié)合每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)、不足等進(jìn)行合理分工。在活動(dòng)實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生承擔(dān)的職能、扮演的角色將會(huì)出現(xiàn)較大的差異。在STEM 教育理念應(yīng)用初期，學(xué)生缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，不了解自己適宜扮演哪一角色，教師可先讓學(xué)生對(duì)某一角色進(jìn)行體驗(yàn)，之后再結(jié)合學(xué)生的意見進(jìn)行調(diào)整。在劃分學(xué)習(xí)小組時(shí)，每組一般保持在4-6 人。其中，小組內(nèi)的主要角色有：（1）小組長(zhǎng)。小組長(zhǎng)主要承擔(dān)領(lǐng)導(dǎo)職能，帶領(lǐng)小組成員深入探討探究任務(wù)，科學(xué)劃分角色，向各個(gè)成員詳細(xì)講解各自需承擔(dān)的職責(zé)，協(xié)調(diào)各個(gè)成員順利推進(jìn)探究活動(dòng)。（2）記錄者。此角色主要是對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程、假設(shè)猜想、階段性成果等進(jìn)行記錄，將記錄內(nèi)容及時(shí)分享給團(tuán)隊(duì)成員，與其他成員加強(qiáng)交流，梳理活動(dòng)探究思路。（3）思考者。此角色需具備活躍思維，結(jié)合探究活動(dòng)的實(shí)施進(jìn)展，及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行思考，將想法分享給小組成員。（4）建造者。此角色要具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力，負(fù)責(zé)完成動(dòng)手實(shí)踐類環(huán)節(jié)。（5）匯報(bào)者。各組完成科學(xué)探究活動(dòng)任務(wù)后，此角色向其他小組及教師匯報(bào)本組的實(shí)施過(guò)程及產(chǎn)生的成果。

（三）優(yōu)化活動(dòng)實(shí)施流程

1.準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。教師需在此環(huán)節(jié)內(nèi)創(chuàng)設(shè)出符合學(xué)生認(rèn)知特征與教學(xué)主題的情境，利用情境揭示探究主題與探究任務(wù)。同時(shí)，關(guān)注班級(jí)學(xué)生的才能差異，科學(xué)劃分學(xué)習(xí)小組，引導(dǎo)各個(gè)小組在內(nèi)部開展交流活動(dòng)，將各自的假設(shè)與探究方案制訂出來(lái)。各個(gè)小組長(zhǎng)深入分析教師布置的科學(xué)探究任務(wù)，領(lǐng)導(dǎo)小組成員深入探討探究任務(wù)，具體劃分任務(wù)內(nèi)容。部分任務(wù)具有較大的難度，可用實(shí)現(xiàn)難度較小的子任務(wù)進(jìn)行劃分。在交流討論過(guò)程中，小組成員都要參與并發(fā)表個(gè)人的看法與建議。如果在討論交流中遇到難題，教師可及時(shí)給予指導(dǎo)。完成討論之后，將本組的猜想確定下來(lái)，并對(duì)探究方案進(jìn)行構(gòu)建。例如，在學(xué)習(xí)“空氣在哪里”一課時(shí)，可利用乒乓球、玻璃瓶、水等材料在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)內(nèi)示范開展找空氣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。學(xué)生的求知欲得到激發(fā)后，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組形式思考如何用瓶子、水等基礎(chǔ)性材料尋找空氣，擬定假想與探究方案。學(xué)生在擬定假想的過(guò)程中，能夠?qū)TEM 的工程與技術(shù)素養(yǎng)體現(xiàn)出來(lái)。

2.探究環(huán)節(jié)。各組學(xué)生明確教師布置的任務(wù)后，以討論形式設(shè)計(jì)和探究任務(wù)，驗(yàn)證猜想的正確性，最終獲得相應(yīng)的結(jié)論。在具體實(shí)施中，學(xué)生要實(shí)踐應(yīng)用學(xué)習(xí)到的科學(xué)知識(shí)，融合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)，大膽嘗試新的方法和策略，促使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到培育和發(fā)展。各組的記錄者要如實(shí)記錄探究方案的實(shí)施過(guò)程、產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，與小組其他成員共同分析這些數(shù)據(jù)信息，得出相應(yīng)的結(jié)論，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。在這一過(guò)程中，教師主要扮演幫助者、指導(dǎo)者的角色，觀察指導(dǎo)各組學(xué)生的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，將必要的學(xué)習(xí)工具、技能等提供給學(xué)生。要充分發(fā)揮多學(xué)科融合理念的導(dǎo)向功能，對(duì)各個(gè)學(xué)習(xí)小組的活動(dòng)進(jìn)程進(jìn)行組織與調(diào)控，鼓勵(lì)學(xué)生整合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)，努力解決各種不可預(yù)見性問(wèn)題，推動(dòng)探究任務(wù)的順利完成。例如，在學(xué)習(xí)“把鹽析出來(lái)”一課時(shí)，小組學(xué)生經(jīng)過(guò)討論后，確定了“電風(fēng)扇吹鹽水”“酒精燈加熱”等探究方案。為避免有安全風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)，教師要密切關(guān)注各組學(xué)生的活動(dòng)進(jìn)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正各種不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)行為。

3.分享評(píng)價(jià)。通過(guò)分享評(píng)價(jià)程序的執(zhí)行，學(xué)生的思維視野可以得到拓展，促進(jìn)后續(xù)探究活動(dòng)的順利實(shí)施。因此，完成探究活動(dòng)后，教師要引導(dǎo)各組學(xué)生分別展示、分享各自的探究成果，積極交流任務(wù)實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題、形成的經(jīng)驗(yàn)等。各組學(xué)生展示過(guò)后，教師依據(jù)公平客觀的原則評(píng)價(jià)學(xué)生的探究成果，指出探究過(guò)程及成果中所存在的問(wèn)題。

（四）科學(xué)開展活動(dòng)評(píng)價(jià)

在科學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中，活動(dòng)評(píng)價(jià)是非常重要的環(huán)節(jié)。依據(jù)STEM 教育理念的內(nèi)涵，科學(xué)教師要同步優(yōu)化評(píng)價(jià)機(jī)制，以便切實(shí)凸顯評(píng)價(jià)的價(jià)值。完成探究學(xué)習(xí)活動(dòng)后，各活動(dòng)小組會(huì)將各自的成果展示出來(lái)，教師要結(jié)合此節(jié)課的探究重點(diǎn)與任務(wù)目標(biāo)，對(duì)作品評(píng)價(jià)量表進(jìn)行編制，客觀、全面地評(píng)價(jià)各組的作品成果。同時(shí)，要充分考慮學(xué)生的態(tài)度、知識(shí)能力等變化情況，利用問(wèn)卷、量表以及訪談等多元化形式評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)與成果。通常情況下，可從教師評(píng)價(jià)與學(xué)生自評(píng)兩個(gè)方面開展評(píng)價(jià)工作。教師要密切關(guān)注各個(gè)學(xué)生的參與過(guò)程，評(píng)價(jià)學(xué)生的參與態(tài)度與探究行為。當(dāng)小組匯報(bào)作品成果時(shí)，教師客觀給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)，在肯定學(xué)生成果的基礎(chǔ)上，委婉地指出成果中暴露的問(wèn)題。在學(xué)生自評(píng)方面，教師需向?qū)W生提供自評(píng)量表，讓學(xué)生從知識(shí)技能、過(guò)程方法、態(tài)度情感等多個(gè)維度實(shí)施自我評(píng)價(jià)，深刻認(rèn)識(shí)自己的優(yōu)勢(shì)與不足。通過(guò)結(jié)合采用多樣化的評(píng)價(jià)形式，能夠幫助學(xué)生更加全面認(rèn)知自己，促進(jìn)學(xué)生的持續(xù)成長(zhǎng)和發(fā)展。

綜上所述，STEM 教育理念與科學(xué)課程的教育目標(biāo)相符，能夠?qū)W(xué)生的探究能力、科學(xué)素養(yǎng)等進(jìn)行培育。小學(xué)科學(xué)教師要主動(dòng)創(chuàng)新課堂教學(xué)理念，依據(jù)STEM 教育理念重塑教學(xué)模式，依托真實(shí)生活問(wèn)題與科學(xué)探究活動(dòng)，同步提高學(xué)生的知識(shí)能力與情感素養(yǎng)。為保證STEM 教育理念的融入效果，教師要積極學(xué)習(xí)其他教師的教學(xué)案例，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)提高自身的教學(xué)能力。