例談如何將STEM教育與小學科學教學融合

☉姚陽陽

我國現(xiàn)代素質(zhì)教育提倡的是全面育人、綜合發(fā)展，這與STEM教育理念不謀而合。STEM教育的優(yōu)勢在于能夠讓學生以較為完整、開放的方式去探究科學知識，將不同學科中細碎的知識點、技能點連接起來，在頗為有趣的學習任務中鍛煉學生的綜合能力。小學科學課程是以培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)和信息意識為己任，使學生能夠取得文化知識、實踐技能、創(chuàng)新能力、探究精神、道德品質(zhì)等多維度的成長。教師可將STEM教育理念巧妙融入小學科學課堂中，圍繞課程知識點，設計、開發(fā)一系列學習活動，鼓勵學生通過自己的努力，結(jié)合所學的多個學科知識，解決實際問題，實現(xiàn)對知識的吸收和內(nèi)化。

一、STEM教育概述

STEM教育來自美國，它集合了科學、技術(shù)、工程、數(shù)學四個科學方面的知識與技能，注重培育學生的科學、技術(shù)、工程和數(shù)學素養(yǎng)，更加強調(diào)發(fā)展學生自身的素養(yǎng)與技能，讓學生掌握知識情景化應用的能力，根據(jù)問題任務的背景和條件找出解決途徑，靈活應用知識與技能去解決實際問題［1］。

STEM教育涵蓋了四個特定學科的知識，它的教育方法是跨學科、多維度、綜合性的，并不是將這四個學科的知識分別教授給學生，而是將不同學科的知識、技能融合起來放入到一個具體的情景之中，讓學生去學習、理解、分析、實踐、總結(jié)［2］。在開展STEM教育時基本都會采用數(shù)字化、信息化手段進行教學，例如，計算機編程、機器人技術(shù)、游戲開發(fā)、3D打印、電子電路、幾何代數(shù)等項目。

二、STEM教育與小學科學融合的實施原則

為了讓STEM教育與小學科學課程教學順利融合，教師在實踐過程中可遵循以下原則：

第一，因材施教原則。STEM教育在我國的發(fā)展時間不長，許多教師對于STEM教育的具體實踐方法還沒有一個較為清晰的計劃。那么，在小學科學教學中融入STEM教育初期，老師需要對班級學生的學情、性格特點、實際能力進行觀察與評估，為學生挑選最為適合的STEM學習項目。

第二，啟發(fā)性原則。小學科學課程中的STEM教育實施應當以啟發(fā)為主，讓學生在教師的引導下能夠初步產(chǎn)生學習科學的興趣，并在此基礎(chǔ)上樂于接觸數(shù)學、技術(shù)、工程等更為深層次的跨學科知識技能。

第三，循序漸進原則。小學生的科學學習還處于較為基礎(chǔ)的階段，教師在實施STEM教育與小學科學課程融合時應當采用循序漸進、由淺入深的教學方式，從較為簡單的生活科學現(xiàn)象開始引導學生思考，指引學生發(fā)散思維，嘗試一些容易上手的小實驗、小任務、小制作，提高科學課堂的教學成效，讓學生習慣于這種項目式的動態(tài)學習方式［3］。

三、STEM教育與小學科學融合的實踐策略

（一）利用數(shù)字教學技術(shù)，豐富課堂學習體驗

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，先進的計算機技術(shù)、人工智能、機器人等開始走入了小學科學的課堂，教師可借助數(shù)字化、信息化的STEM教育技術(shù)，帶領(lǐng)學生走進科學世界的大門，感受科技力量的魅力，從而激活學生進一步學習、探究的興趣。

例如，教授教科版小學科學三年級下冊第三單元第一課《仰望星空》。星空與宇宙自古以來就是人們樂于觀察、探究的問題，無邊無際的宇宙對于小學生而言充滿著神秘。教師可從這節(jié)課入手，借助信息化手段將最前沿的宇宙奧秘展現(xiàn)在學生面前。在課前，教師可通過互聯(lián)網(wǎng)搜集宇宙題材的經(jīng)典紀錄片，帶領(lǐng)學生一同觀看《宇宙時空之旅》。透過紀錄片的鏡頭，學生將會了解到人類認識宇宙的過程，震撼而感動。然后，教師可通過視聽影像資料與學生分享當今世界上最新的宇宙發(fā)現(xiàn)，以及航空類的發(fā)明創(chuàng)造，激活學生進一步學習的積極性。最后，教師可在課堂上組織一次小小的頭腦風暴，邀請學生對太陽、地球、月球以及宇宙的相關(guān)問題猜測，談一談他們心中的設想，可以一邊說、一邊畫。例如，用“宇宙是怎么產(chǎn)生的？地球是怎么出現(xiàn)的？你認為黑洞是什么？時光機真的可以回到過去嗎？”等這樣的問題點燃學生心中科學探索的火花，將STEM教育思想與小學科學課堂充分結(jié)合。

（二）緊扣科學課程知識，創(chuàng)編趣味實踐活動

在STEM教育與小學科學融合過程中，教師可緊扣科學教材知識點設計一些趣味實驗，或是在原本教材實驗的基礎(chǔ)上進行拓展，引導學生靈活運用數(shù)學、技術(shù)、工程多學科知識，讓學生自主設計、分析、實踐、觀察，最后提交完整作品，交由教師點評［4］。

例如，教科版小學科學三年級上冊第二單元《我們來做“熱氣球”》的教學目標是要讓學生通過熱氣球了解其背后的空氣受熱后體積膨脹的原理，激活學生對空氣相關(guān)科學知識的好奇心和探究欲望。在學生動手參與制作熱氣球?qū)嶒灂r，教師可對實驗活動進行一定的拓展和補充，引導學生利用數(shù)學、技術(shù)、工程方面的知識與技能，融合STEM教育方法。首先，教師可以借助多媒體設備播放現(xiàn)代各地旅游景區(qū)的熱氣球項目，要求學生認真觀看，然后導入今天的主要課題。問題1：“視頻中的熱氣球是怎樣升空的？依靠的是哪種動力？熱氣球的高度是怎樣控制的？”邀請學生以兩兩組隊的方式開展討論，鼓勵學生發(fā)散思維和聯(lián)想能力。當學生說出自己的分析后，教師可繼續(xù)播放熱氣球短片，讓學生了解熱氣球升空和下降的具體操作過程。其次，帶領(lǐng)學生開展“熱氣球”制作任務。在原有材料的基礎(chǔ)上可添加更多制作素材，例如，吸管、熱熔膠、蠟燭、垃圾袋、打火機、口罩、折紙等，讓學生利用自己所學過的多學科知識去制作屬于自己的熱氣球。要求學生發(fā)揮創(chuàng)意和想象力制作熱氣球，并且對熱氣球飛起來后將熱氣球的升空時間、高度進行測量。教師可挑選一些獨具創(chuàng)意的熱氣球作品，邀請學生上臺展示與分享熱氣球作品的制作過程和飛行數(shù)值。教師可進行逐一點評和引導，讓學生對自己的熱氣球作品再設計和完善。

（三）融入STEM教育方法，實現(xiàn)跨學科學習

STEM教育方法強調(diào)的是將學生的學習過程放置在一個具體的學習任務或合作項目中，要求學生自主去完成作品的制作、設計與展示。小學科學課堂上教師可以巧妙融入STEM教育方法，圍繞科學課程知識點和重難點，開發(fā)一系列開放式的項目，讓學生根據(jù)所學過的多學科知識與自身的動手能力去設計作品。

例如，教科版小學科學三年級下冊第一單元第七課《我們的過山車》。本單元主要教授物體的運動，學生從物體運動的原理開始學習，掌握和了解物體在不同斜面上的運動方式以及運動的快慢。而這節(jié)課的教學目標就是要讓學生自己設計一款能夠使用的過山車。首先，教師可以帶領(lǐng)學生一同觀賞世界十大過山車的3D視頻，學生可戴上3D眼鏡以沉浸式的方式去感受不同造型、材質(zhì)、速度過山車的刺激體驗，在最大程度上激活學生的動手創(chuàng)造熱情。其次，學生需要以團隊合作的方式設計一款獨一無二、富有創(chuàng)意的過山車，從造型設計、材料選擇、制作、測試、調(diào)整，到最后展示，完全由學生自主設計完成。教師可與每組學生一同交流，為學生提供扶持、意見與幫助。這樣，既鍛煉了學生多學科方面的知識與技能，又開發(fā)了他們的創(chuàng)造能力與創(chuàng)意思維，而且鞏固了有關(guān)于物體運動的知識點，真正將STEM落實到了小學科學課堂中。

綜上所述，STEM教育方式的指導下，小學科學課堂將會與學生的實際生活、先進便捷的高新科技結(jié)合，為小學生帶來更加新奇、有趣、震撼的科學學習體驗。