提高STEM活動討論交流有效性

◇高 紅（山東：煙臺市萊山區(qū)第七小學(xué)）

百年大計，教育為本。教育，是我國社會經(jīng)濟持續(xù)性發(fā)展的源泉動力。傳統(tǒng)的教學(xué)方式注重學(xué)業(yè)與成績，而對于學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力關(guān)注較少。隨著《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》和小學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的推出，在教學(xué)實踐中，教師的教育理念正在發(fā)生改變。培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)建設(shè)者和接班人，成為教育工作者努力的目標(biāo)；教師的教學(xué)方法，也在不斷地推陳出新，以促進教學(xué)效率及質(zhì)量的提升。如果說小學(xué)科學(xué)課程的設(shè)置和實踐教學(xué)，為學(xué)生綜合能力的提升提供了可能性，那么STEM 的應(yīng)用就為小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容的實現(xiàn)提供了堅實保障。本文從提高小學(xué)科學(xué)課STEM 活動討論交流有效性策略的角度對STEM 在教學(xué)的實踐應(yīng)用做簡要探析。

一、STEM教育理論

STEM 教育起源于美國，由美國科學(xué)教育學(xué)者在20世紀(jì)50年代提出的關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的概念，得到了其他國家科學(xué)教育學(xué)者的普遍認(rèn)可。STEM 教育是科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程以及技術(shù)的英文簡稱。STEM 教育關(guān)注的是多學(xué)科之間的教育融合，通過融合教育，學(xué)生得以形成STEM 素養(yǎng)，即：一是科學(xué)素養(yǎng)，即運用科學(xué)知識（如物理、化學(xué)、生物科學(xué)和地球空間科學(xué)）理解自然界并參與影響自然界的過程；二是技術(shù)素養(yǎng)，也就是使用、管理、理解和評價技術(shù)的能力；三是工程素養(yǎng)，即對技術(shù)工程設(shè)計與開發(fā)過程的理解；四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達、解釋和解決多種情境下的數(shù)學(xué)問題的能力。這四個方面密切關(guān)聯(lián)，科學(xué)是根基，技術(shù)和工程分別是科學(xué)和技術(shù)的運用，數(shù)學(xué)作為工具運用在科學(xué)、技術(shù)和工程之中。因此，STEM 素養(yǎng)是綜合運用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識解決實際問題的能力，同時也是知識、方法、技能、能力、態(tài)度、情感等多元素的綜合。

二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)存在的問題

小學(xué)科學(xué)課可以幫助學(xué)生感知事物、認(rèn)知世界，并建立和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)理念與思維，因此小學(xué)科學(xué)也是小學(xué)的重要學(xué)科之一。小學(xué)生生性活潑好動，好奇心強烈，這為小學(xué)科學(xué)教學(xué)創(chuàng)造了一定的基礎(chǔ)條件。小學(xué)生通過科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，能夠從小以正確客觀的觀點和方式來認(rèn)知事物、看待世界，用唯物主義的世界觀來觀察世間萬物，并在實際的生活、學(xué)習(xí)和工作中遵循事物的客觀規(guī)律，進而利用所學(xué)知識，發(fā)揮主觀能動性，改造世界和進行社會建設(shè)，更好地適應(yīng)社會需求和融入社會發(fā)展。但是，現(xiàn)在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中也存在一些問題，比如有的教師主導(dǎo)整個教學(xué)過程，學(xué)生的主動參與度較低，學(xué)習(xí)積極性不高；有的教師在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中囿于教材內(nèi)容，重于灌輸知識，忽略了對小學(xué)生探究能力的培養(yǎng)；有的教師則固守于教材的標(biāo)準(zhǔn)答案，一定程度上束縛了小學(xué)生創(chuàng)新思維和批判思維能力的發(fā)展；一些學(xué)?？茖W(xué)教學(xué)的硬件設(shè)施不完備；一些學(xué)校缺少科學(xué)課程專業(yè)教師，往往由其他學(xué)科的教師兼任，這也限制了科學(xué)教學(xué)深度和廣度的拓展等。這些問題的存在，導(dǎo)致小學(xué)科學(xué)教學(xué)效率低下，學(xué)生仍受傳統(tǒng)教學(xué)方式的影響較大，運用小學(xué)科學(xué)教學(xué)來拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生走近科學(xué)、喜歡科學(xué)、研究科學(xué)的預(yù)期目標(biāo)尚未達到。

三、在小學(xué)科學(xué)課中開展STEM教育的必要性

（一）教育事業(yè)發(fā)展的需求

隨著教育改革的逐步深入，教育理念從應(yīng)試型教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出了對學(xué)生科學(xué)精神、思維的培養(yǎng)，也提出了對學(xué)生實踐、創(chuàng)新、應(yīng)用以及解決問題等方面能力的培養(yǎng)?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)。這些綱領(lǐng)性的文件，為小學(xué)科學(xué)課堂STEM 教育的應(yīng)用做出了頂層設(shè)計。STEM 作為一種新的教學(xué)理念，有別于傳統(tǒng)單學(xué)科的、重書本輕實踐的教學(xué)模式，強調(diào)的是跨學(xué)科的相互整合的教育，注重發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、進而運用多學(xué)科知識分析和解決問題的能力，促進學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與發(fā)展。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用STEM 教育，與我國目前的教育理念相匹配，更有利于素質(zhì)教育和核心素養(yǎng)各項要求的真正落實，能夠滿足教育事業(yè)蓬勃發(fā)展需求。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的需要

STEM 教育是以問題為導(dǎo)向，體系化、項目化的課程教育方式，而且經(jīng)常伴隨著實驗或情境，因此更符合小學(xué)生身心發(fā)育特點，容易引發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，與其他學(xué)科和教學(xué)方式不同，STEM 具有一定的趣味性，課堂氣氛比較活躍，學(xué)生的專注力易于集中，易于取得較好的課堂教學(xué)效果。學(xué)生在分析、解決問題的過程中，獲取不僅僅是知識，而且還可以樹立科學(xué)學(xué)習(xí)的自信心，建立和提升科學(xué)意識、思維能力與動手能力，取得最佳的學(xué)習(xí)情感體驗。

（三）學(xué)生知識轉(zhuǎn)化的需要

以往的教育，唯成績論居于主流，學(xué)生為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，所學(xué)知識各學(xué)科之間融合不足，更重要的是，學(xué)科學(xué)習(xí)與小學(xué)生的現(xiàn)實生活聯(lián)系不緊密或壓根沒有關(guān)聯(lián)，知識與生活脫節(jié)，造成小學(xué)生容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)的知識用不上的錯覺，反作用于學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣不濃厚，積極性不高。而STEM 教育一方面基于學(xué)生的現(xiàn)實生活來進行教學(xué)，另一方面在STEM 教育框架下，可以幫助學(xué)生將已學(xué)知識和新知識串聯(lián)起來，有利于學(xué)生知識的建構(gòu)。通過科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程與技術(shù)的融合，能構(gòu)成知識的轉(zhuǎn)化、遷移、應(yīng)用及結(jié)果的良好運轉(zhuǎn)程序，能夠讓學(xué)生的科學(xué)知識學(xué)習(xí)體系化、規(guī)范化，提升學(xué)生的動手與實踐能力。

（四）學(xué)生思維能力發(fā)展的需要

小學(xué)生以感性思維為主，認(rèn)識事物主要依賴知覺與感覺，理性思維在小學(xué)階段正處于快速發(fā)展時期。以問題為導(dǎo)向，多學(xué)科融合的STEM教育，可以讓學(xué)生學(xué)到過程性和結(jié)果性知識，對于未知的知識與技能，也可以增強探究意識與能力，這是STEM 教育的核心，也是較之其他教學(xué)方式的價值體現(xiàn)。運用STEM 教育，可以促進小學(xué)生創(chuàng)新思維、發(fā)散思維和邏輯思維能力的發(fā)展，同時還可以最大限度地保護和支持學(xué)生的想象力和好奇心，為創(chuàng)造力和創(chuàng)新力提供頭腦風(fēng)暴支撐。另外，學(xué)生的性格、意志、團結(jié)協(xié)作、組織溝通等能力，也可以在這一教育模式中得到培養(yǎng)與鍛煉，促進學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)的能力。

四、提高STEM活動討論交流有效性

（一）以學(xué)生為主體

學(xué)生是知識的獲得者和應(yīng)用者，因此教師要轉(zhuǎn)變主導(dǎo)者的觀念和地位，將科學(xué)課堂交還給學(xué)生，讓學(xué)生成為STEM 活動討論交流的主體，教師充當(dāng)指導(dǎo)者角色，只是適時對于學(xué)生進行點撥，引導(dǎo)學(xué)生向正確結(jié)論方向進行討論。例如在青島版小學(xué)科學(xué)課程《地震》教學(xué)時，教師可以運用多媒體播放地震時的景象，然后讓學(xué)生交流討論地震可能造成的危害，并可用唐山和汶川大地震的寫實資料讓學(xué)生產(chǎn)生情感上的共鳴，進而激發(fā)學(xué)生自主探索地震形成原因的欲望。這時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行模擬實驗的設(shè)計和操作，通過討論，有的學(xué)生用多個泡沫墊作為板塊，通過不斷擠壓模仿地殼運動，最后泡沫墊的中間會隆起；有的學(xué)生會將白紙兩端撕扯，直到斷開；或者筷子用力向中心下壓，最后也會折斷；也可以使用樹枝做同樣的折斷實驗，感受如果是巖層在巨大力量的擠壓下會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果。還可以在泡沫墊上放置塑料置物架等模仿房屋建筑等，看看在地震時抖動和巖層擠壓后，會導(dǎo)致上面的“房屋”等物品會出現(xiàn)什么樣的狀況。學(xué)生通過親自動腦設(shè)計實驗，并實際動手操作實驗，就可以對地震的形成原因相關(guān)知識更為直觀、形象地掌握第一手的實驗資料，自行探求得出地震形成原因的結(jié)論。之后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生進一步討論，既然地震危害如此之大，那么自然界中有哪些地震前兆的客觀規(guī)律可循呢？這時，學(xué)生的觀察力就得到了啟發(fā)，繼而，教師可以組織學(xué)生進行討論，如果發(fā)生地震，在不同的環(huán)境下應(yīng)該如何自救或者施救等。雖然只是一個地震的小知識，但在STEM 教育框架下，學(xué)生的動腦、動手能力都得到鍛煉，同時對于地震這一自然現(xiàn)象有了科學(xué)的認(rèn)知，地震征兆、自救和施救常識等也得到了拓展，并且，從學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)來看，這樣的課程也有利于學(xué)生沉著冷靜心理品質(zhì)的形成。

（二）討論前做好準(zhǔn)備

在STEM 教學(xué)活動中，開展討論交流幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識，并將小學(xué)生現(xiàn)有生活經(jīng)驗、認(rèn)知能力以及已學(xué)知識融會貫通，討論前準(zhǔn)備工作必不可少。對教師而言，首先要在認(rèn)真深入研讀教材目標(biāo)和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對于科學(xué)知識有深入的了解；其次，要結(jié)合教材內(nèi)容，科學(xué)設(shè)計教學(xué)方案，將STEM 活動恰如其分地融入其中；最后，合理設(shè)計學(xué)生討論交流的問題，讓學(xué)生有的放矢地分析解決問題。對學(xué)生而言，要在教師的指導(dǎo)下認(rèn)真完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，并在此過程中努力發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，如果通過教材預(yù)習(xí)或檢索資料，已尋找到問題的答案，那么到課堂與其他同學(xué)分享，如果窮盡辦法，仍有疑問，就要帶著問題到課堂上找到解決方案。

（三）在討論中引導(dǎo)鼓勵

在STEM 教育和活動中，教師的主體地位被弱化，強調(diào)的是以學(xué)生為主體，開發(fā)和鍛煉學(xué)生的探究能力和實踐能力，避免傳統(tǒng)教育下“高分低能”學(xué)生的出現(xiàn)。但由于小學(xué)生的認(rèn)知水平與動手能力較之其他學(xué)段的學(xué)生尚有一定差距，因此，在STEM 活動交流討論過程中，教師仍要給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)鼓勵，增強學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識、探索科學(xué)知識的自信心。比如，在秋季由于天氣干燥，衣服經(jīng)常會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，但小學(xué)生一般不知曉為何出現(xiàn)這種情況，通過教學(xué)《生活中的靜電》一課，學(xué)生就可以對這一現(xiàn)象有了科學(xué)認(rèn)識和科學(xué)的解決辦法。在利用氣球做靜電實驗時，需要將兩只氣球在衣服上摩擦后觀察，自然放置，氣球會自然下垂，但放在毛衣上，氣球就會粘在毛衣上，但是實驗中可能會出現(xiàn)學(xué)生摩擦?xí)r間不夠，或衣服材質(zhì)的問題，導(dǎo)致這個氣球小實驗失敗。對此，教師就要幫助學(xué)生查找原因，看看實驗成功的學(xué)生是如何做到的，與自己做的實驗有哪些細節(jié)不同，是不是由于細節(jié)的偏差而使實驗失敗。靜電小實驗有很多，比如報紙摩擦后也會出現(xiàn)靜電反應(yīng)，但如果報紙被水浸濕后，靜電現(xiàn)象就會消失。這時教師要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)為什么會產(chǎn)生靜電，以及電荷異性相吸、同性相斥的原理，啟發(fā)學(xué)生說說生活中哪些物體利用了靜電原理，并通過實驗試試哪些方法可以消除靜電，等等，讓學(xué)生將科學(xué)知識與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，學(xué)以致用。在師生、生生交流討論過程中，教師更多地應(yīng)處于旁觀者地位，主要是通過合理的指導(dǎo)，促成學(xué)生形成頭腦風(fēng)暴。

（四）合作交流討論

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，由于小學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展有限，而合作學(xué)習(xí)常常能夠使得學(xué)習(xí)效果事半功倍，尤其是STEM 活動中，新舊知識要契合銜接，還要包含一定科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)和技術(shù)知識與技能，難度較高，如果小學(xué)生“單兵作戰(zhàn)”，容易顧此失彼，過程或結(jié)果不能盡如人意。因此，在小學(xué)科學(xué)STEM 活動交流討論中，合作也是十分必要的。實驗研究表明，學(xué)生間的合作學(xué)習(xí)，是最為有效的一種學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在合作交流討論中，不僅可以互通有無，取長補短，還可以碰撞出思維的火花，激發(fā)出創(chuàng)造力和想象力。當(dāng)然，在合作交流討論中，教師要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)合理分組，盡量遵循組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的原則進行分組，讓各層次學(xué)生都能夠在以組為單位的合作交流討論學(xué)習(xí)中，參與科學(xué)知識學(xué)習(xí)，動手能力強的學(xué)生可以承擔(dān)實驗操作程序，學(xué)優(yōu)生可以確定實驗方案、把控實驗操作規(guī)范進行以及總結(jié)歸納實驗結(jié)論，而學(xué)困生則可以仔細觀察與熟悉實驗流程、記錄實驗結(jié)果等，這樣，讓學(xué)生發(fā)揮各自所長，共同努力完成實驗或交流討論學(xué)習(xí)任務(wù)。

總之，STEM 教育作為一種新的教學(xué)模式引入小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)，有其適用的必要性，能夠在一定程度上改變或改善我國目前小學(xué)科學(xué)教學(xué)中存在的一些問題。但STEM 教育理念畢竟涵蓋科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)四方面知識與能力，因此仍需教師多多實踐，務(wù)求STEM 活動在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中交流討論環(huán)節(jié)發(fā)揮更大的效能?！?/p>