以STEM理念為指導提高學生綜合素養(yǎng)

◇李國彥（甘肅：靜寧縣實驗小學）

所謂STEM 教育理念，就是強調(diào)在課程教學中同步完成對科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）這四方面知識綜合滲透的理念。小學科學雖然是一門奠基性課程，但是其知識容量和覆蓋范圍在同年級課程體系中均是比較突出的；此外，盡管小學科學并非常規(guī)考試科目，然而小學生基礎認知素養(yǎng)和知識體系的形成卻十分依賴于該課程的有效教學。由此可見，小學科學教師在授課過程中務必樹立鮮明的多維滲透和跨學科聯(lián)動意識方能發(fā)揮出STEM 教育理念的引導效力。筆者認為，這一目標的實現(xiàn)，首先要建立在對STEM 教育理念之于小學科學教學的實施意義的明確認知的基礎上，而后進行系統(tǒng)性的多元策略的設計和應用方能逐步實現(xiàn)。

一、在小學科學教學中融入STEM 教育理念的意義

如前所述，小學科學具有龐大的知識容量和覆蓋范圍，同時也對學生綜合素養(yǎng)的形成有著不容忽視的意義，因此需要任課教師在授課過程中有意識地融入多方面的知識元素，以達到深度開發(fā)、強化學生多元學習意識和能力的效果。具體而言，STEM 教育理念在小學科學課堂中的應用大體具有以下幾方面的作用。

（一）增加學生的知識儲備

由于年齡和社會閱歷所限，絕大多數(shù)小學生的知識儲備量比較少，對于外界，特別是課堂教學中所接觸到的知識信息往往存在一種很強的陌生感。這種陌生感的存在，一方面會迫使教師不得不花費更多的時間和精力進行知識的拆解，因而降低課堂的教學效率；另一方面也更容易讓學生在學習的過程中形成對知識的排斥感，進而滋生厭學情緒；同時還會直接限制學生在學習方面的自主上升空間。

通過STEM 教育理念的融入，學生在小學科學課堂上能夠了解到的知識將不再局限于薄薄的課本，而會同時對多方面的知識和技術(shù)形成初步的認知與了解，并在教師的有序引導下將這些知識內(nèi)容按照其所對應的科目、門類劃分成若干個單元，從而使學生在后續(xù)的學習過程中更有可能產(chǎn)生一種對新授內(nèi)容“似曾相識”的體驗，讓他們更容易取得良好的學習成效。

（二）發(fā)展學生的學習思維能力

學習絕對不是對知識和技術(shù)的簡單記憶、復制，而是需要在記憶的基礎上形成科學的思維，并在這種思維的指導下以更高的效率去完成對學習內(nèi)容的有機整合和高效利用。很多小學生對于“學習”的印象還停留在最原始的“老師教、自己背”的層面，只對“點”式知識具有一定的認知能力，無法憑借理性化、多元化的思維完成對知識模塊的串聯(lián)，這定然會使他們的學習陷入“事倍功半”的窘境。

憑借STEM 教育理念，小學生可以在科學學習的過程中形成適用于不同學科的特色化認知思路和探究理念，并在長時間的練習中將這些思路和理念充分融入自己的學習潛意識，在后續(xù)的學習中自主地開展對知識信息單元的科學排列、動態(tài)整合和靈活運用，從而讓自己擺脫過去“拉鋸戰(zhàn)”式的機械學習模式，實現(xiàn)學習質(zhì)量和效率的大幅提升。

（三）培養(yǎng)學生良好的學習習慣

“學生是學習行為的主體”，這是毋庸置疑的事實。只有讓學生形成良好的學習習慣，教師的課堂教學才能取得更為豐碩的成果。通過實際觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)，很多小學生的學習習慣遠遠稱不上“良好”，對待理論知識喜歡“紙上談兵”，面對操作訓練時常不知該如何下手，遇到了困難也更傾向于自己“冥思苦想”……這些“毛病”均會讓他們在未來的學習中遇到更多的阻礙。

在融入了STEM 教育理念的科學課堂中，小學生將接觸到多種形式的學習模式，能夠憑借教師的有效引導和組織參與更多的實踐鍛煉，與其他學生展開富有交流性和共促性的合作活動，并掌握更為有效的處理復雜問題的方法。這樣，就在無形中培養(yǎng)起了學生敢于探索、樂于合作、勤于思考的學習習慣，讓他們能夠以自主、靈活、樂觀的狀態(tài)投入未來的學習。

二、在小學科學教學中融入STEM教育理念

“有的放矢，百發(fā)百中”。在充分認識到STEM 教育理念對于小學科學教學的融合意義之后，任課教師就要以進一步彰顯這些意義為目標來設計、實施具體的教學策略。筆者認為，小學科學教師對STEM 理念的運用應從這一概念本身的含義入手，圍繞“科學”“技術(shù)”“工程”和“數(shù)學”四大主題選擇對應的路徑，以期達到多元滲透、共促提升的效果。

（一）以STEM 理念為指導，豐富學生科學學習方法

1.通過生活觀察總結(jié)科學知識

“生活是知識之母”。所有的課程知識無一不是來源于現(xiàn)實生活的，小學科學自然也不例外。小學科學教師在教學中要摒棄“唯書本論”的片面思維，根據(jù)學生的生活經(jīng)歷、興趣以及課程的內(nèi)容、目標，有意識地引導學生通過對生活中的人、事、物的觀察來發(fā)現(xiàn)具體的信息，并帶領學生從這些信息中總結(jié)出共性元素，使之成為具有宏觀表現(xiàn)性和綜合指導性的科學認知，進而讓學生掌握“由表及里”的總結(jié)式學習方法。

比如在進行關于昆蟲知識的教學時，教師可以帶領學生來到學校的花圃中，讓學生仔細觀察這里各式各樣的昆蟲：翻飛的蝴蝶、采蜜的蜜蜂以及“行軍”的螞蟻……而后向?qū)W生提出一個問題：“它們的樣子都不一樣，但是卻都被叫作‘昆蟲’，那么大家看一看，它們有沒有什么地方是一樣的呢？”通過仔細的對比，學生可以很容易地得出“它們都有六條腿”等結(jié)論，教師就可以根據(jù)學生的回答來幫助他們總結(jié)出昆蟲所具有的共同特征。

2.通過實驗操作探究科學知識

小學科學是一門自然類學科，這也就意味著在學習小學科學的過程中離不開各種各樣的實驗操作。小學科學教師要秉持“實踐至上”的原則，在完善書本教學的同時，要投入更多的精力引導學生學會根據(jù)課程的主題和內(nèi)容執(zhí)行不同類型的實驗，用動手操作和觀察對比的方式去發(fā)現(xiàn)知識、強化認知，并憑借實驗的體驗引導效力來掌握豐富的實驗方法。如果學生的條件比較好，教師甚至可以鼓勵他們根據(jù)課程內(nèi)容自主設計實驗，以獲得更好的教學效果。

（二）以STEM 理念為指導，增強學生技術(shù)應用意識

1.以技術(shù)為工具解決日常問題

任何一門技術(shù)都以幫助人們解決一些日常問題為存在的價值。而如何應用對應的技術(shù)去解決對應的問題就成了技術(shù)素養(yǎng)中最為核心的部分。小學科學教師在通過課程教學教給學生多種科學技術(shù)的同時，還要鼓勵學生運用這些技術(shù)去處理一些身邊的問題。這樣，一方面，讓學生在處理問題的過程中形成更為嫻熟的技術(shù)應用能力；另一方面，也可以讓學生真正感受到科學學習的實用性，從而使學生形成更為濃厚的學習科學、應用科學的興趣與意識。

比如，不少學生都曾有過在下雪或下雨天走在光滑的路面上而不小心跌跟頭的經(jīng)歷，教師就可以將這個問題作為解決的目標，讓學生開動腦筋，用自己在課堂上學過的知識來設計解決的辦法。如果學生的思考陷入瓶頸，教師則可從“摩擦力”這一部分中有關“影響摩擦力大小”的知識點出發(fā)，給予學生一些提示，引導學生提出“在鞋子上綁上粗面線”或者“穿底部花紋比較深的鞋子”等方案。

2.以技術(shù)為手段驗證個人猜想

技術(shù)的出現(xiàn)，除了能幫助人們解決既有的問題，還能為人們探究未知提供可靠的工具。小學生有著天馬行空的想象力，常常會有一些奇思妙想在腦中閃過。對于這些想法，小學科學教師要鼓勵學生憑借自己學到的知識和技術(shù)去大膽驗證，看一看自己的想法是不是真的正確、可行。運用這種引導手段，學生首先會積累起更為豐富的技術(shù)應用經(jīng)驗，同時還能在驗證成功的一剎那獲得極強的成就感，這對于他們科學素養(yǎng)的提升都是很有幫助的。

例如在聽完教師講解關于“聲音傳導”方面的知識后，有些學生會想：“既然聲音在氣體、液體和固體中都能傳播，那是不是說即使把周圍的空氣都換成固體，人依舊可以聽見聲音呢？”雖然“把空氣換成固體”這個條件比較難實現(xiàn)，但是教師可以引導學生從對“音叉”的使用中獲得啟發(fā)，試著將雙耳堵住再用牙咬住一只震動的音叉，用“固體傳震”的技術(shù)來驗證一下自己先前的猜想。

（三）以STEM 理念為指導，發(fā)展學生工程思維

1.借助小組合作實現(xiàn)任務的“由繁而簡”

但凡能被稱之為“工程”的任務往往都具有十分龐雜的項目內(nèi)容，如果由一個人來完成那無疑會是場艱巨的挑戰(zhàn)。小學科學教師在組織學生完成一些“工程”性的任務時，可以有意識地引導學生結(jié)成由若干名成員組成的小組，幫助各組成員根據(jù)每個人擅長的領域來分配不同的職責，一人負責任務的一個部分，最后再將各自的成果匯總起來。這種教學方法既培養(yǎng)了學生的合作執(zhí)行思維，也能在客觀上進一步增進學生之間情感和默契。

2.借助分段整合實現(xiàn)任務的“由難而易”

有時由于任務本身的性質(zhì)影響，一些工程性任務必須由某一個學生獨立完成，但這并不意味著學生就不得不以疲憊的狀態(tài)來應對。小學科學教師可以引導學生將一項復雜的任務進行拆解，根據(jù)任務中所涉及的方法、內(nèi)容和目標的不同將之劃分為若干個環(huán)節(jié)，以每個環(huán)節(jié)為一項子任務，以分段的方式來逐個完成，最后再將各個階段的成果整合在一起，實現(xiàn)完成總?cè)蝿盏哪繕恕＿@種思維的形成不但能提高學生個人的問題處理效率，還能在一定程度上培養(yǎng)他們具有良好的耐心。

例如在完成“簡單的電路”這一知識的教學后，教師可以有意布置給學生一項相對復雜的電路連接作業(yè)，并提醒學生利用分段整合思維來完成它。在這一思維的指導下，學生可以根據(jù)電路中所存在的元件為節(jié)點將整個電路劃分成若干個部分，首先完成每個部分的組裝，最后再借助導線將各個部分連接起來，從而避免了“一團亂麻”的現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（四）以STEM 理念為指導，優(yōu)化學生數(shù)學認知邏輯

數(shù)學和科學均屬于自然類型學科，它們之間有一個非常突出的共同點——對于規(guī)律的體現(xiàn)和利用。小學科學教師在帶領學生學習科學時，也要憑借“規(guī)律性”的共同特征引導學生形成有助于他們數(shù)學學習的規(guī)律邏輯，使學生能夠通過對規(guī)律的剖析和利用更為快速地處理一些數(shù)學問題，繼而實現(xiàn)科學課堂對學生多元學習能力的綜合強化。

比如，在帶領學生研究“螞蟻”這種生物時，教師可以讓學生仔細觀察螞蟻“行軍”隊伍的組成，幫助學生發(fā)現(xiàn)幾乎每一隊螞蟻都會按照“3只一組、3 組一隊”的形式來列隊，那么教師便可引導學生通過清點所有綠化帶內(nèi)蟻窩的數(shù)量來大體推斷出校園內(nèi)螞蟻的總數(shù)區(qū)間。

三、結(jié)語

教育不是照本宣科，也不是閉門造車，而是建立在多元思考、多方整合和多向發(fā)展基礎上的動態(tài)引導，這也是教育的價值和效力得以有效彰顯的絕佳路徑。小學科學教師要從根本上認識并努力踐行這一點，在日常教學中不斷加大對STEM 教育理念的研究和應用力度；要圍繞豐富學生科學學習方法、培養(yǎng)學生技術(shù)應用意識、塑造學生工程執(zhí)行思維以及優(yōu)化學生數(shù)學認知邏輯等主題設計富有執(zhí)行性和效果性的策略體系，引導學生建立更為立體的綜合素質(zhì)體系。這樣，就能讓科學課程成為促進學生全方位發(fā)展的強勁驅(qū)動，從而為他們?nèi)蘸筮M一步的科學學習和課程核心素養(yǎng)的穩(wěn)步提高打下堅實的基礎?！?/p>