STEAM 理念在小學科學“物質領域”的運用探討

福建省廈門市集美區(qū)曾營小學 孫偉義

教師在開展小學科學教學時，有機地引入STEAM教育理念，能夠有效鍛煉學生的科學邏輯，引導學生深入了解小學科學學科的主要知識內容，培養(yǎng)學生用科學的眼光看待實際問題，有效培育學生的科學實踐素養(yǎng)。因而，對于STEAM 教育理念在小學科學“物質領域”的運用路徑產生了以下見解。

一、STEAM 教育理念與小學科學“物質領域”的融合意義

（一）優(yōu)化小學科學教學體系

基于現階段的STEAM 教育理念，“教”應該指向教學目標，“學”需落實在學習活動的組織中，“評”則關注過程性評價及終結性評價。STEAM 理念與小學科學課程的有機融合有助于教學評價一致性的實現，促進高效課堂的構架；制定目標更加清晰明確；課堂評價多元，引領學生深入探究；教學活動靈活性更強，課堂教學質量得到充分保證。

（二）培養(yǎng)學生科學學習力

教師以學生思維發(fā)展區(qū)為根、學科核心素養(yǎng)為基，能夠有效地突破小學科學課的教學難點。通過多種感官并用，極大地提高學生的學習興趣和探索欲望?；赟TEAM 教學背景，教師在實踐教學期間，起到教學啟發(fā)的作用，多留一點空間給學生，保證對于一部分內容能夠給學生時間自學，培養(yǎng)提升學生的自主學習能力，能夠保證小學科學教學目標的有效實現。

（三）推動小學科學的深入改革

由于科學課中觀察、實驗、思考的活動比較多，教師要教給學生合作學習的正確開展方法，讓學生在一定的規(guī)則下，盡量發(fā)揮自己的想象力、創(chuàng)造力。在整堂課中，學生占據主導地位，教師則作為一個引導者，先將學習內容引出，引發(fā)學生思考與小組討論，然后給學生答疑解惑。教師將STEAM 教育理念與課程教學模式的有機結合，助推了現階段小學科學教學改革的進一步發(fā)展。

二、STEAM 教育理念在小學科學“物質領域”的運用路徑

（一）開展多元實踐，激發(fā)學生科學探究熱情

隨著STEAM 教育理念在小學科學教學領域的深入落實，教師可以通過積極開展多元化的科學實踐探究活動，深化對于STEAM 理念的主觀認識，進而促進STEAM 理念與小學科學的融合，在多元化的課程實踐中激發(fā)學生的科學探究熱情。

如教師執(zhí)教“點亮小燈泡”時，為了聯系生活，激發(fā)學生的學習興趣，從信宜著名景點的燈光切入，通過“看圖猜地名”的游戲引入課堂。燈在生活中隨處可見，但學生很少仔細觀察過燈泡。于是，教師把大燈泡帶到課堂上，引導學生看一看、摸一摸、畫一畫，從而形象生動地認識燈泡的構造。接著，教師拿出本次操作的實驗材料，包括電池、導線、燈泡，讓一位學生上臺示范操作點亮小燈泡的連接方法，并闡述為何能點亮燈泡，從而總結出成功點亮小燈泡需要完整的電路?？吹絼e人成功點亮小燈泡后，其他學生也躍躍欲試，于是教師及時抓住學生的興奮點，馬上帶領學生探究更多點亮小燈泡的連接方法。學生都沉浸在動手實驗的快樂中，享受探究學習的幸福。通過實驗，學生發(fā)現了四種點亮小燈泡的方法并積極上臺匯報，與大家分享自己的成功經歷。最后，通過實驗發(fā)現：斷路和短路時，燈泡是不亮的；當通路時，燈泡就會亮起來。同時，學生也知道短路時存在的危險，明白了在生活中要安全用電。在課堂上，教師與學生成功點亮了一個小燈泡，激發(fā)了學生的科學興趣，但學生還想繼續(xù)點亮更多的燈泡，于是教師引導學生進行課后探究，讓他們繼續(xù)保持這份科學探究的熱情。

又如教師執(zhí)教“讓小車運動起來”時，在課一開始，針對計時器的使用和平均值的處理對學生進行了精細輔導，為學生解決處理數據時可能會碰到的困難。接著通過怎樣使靜止的小車運動起來，將每一組數據匯總，學生明白了一定的拉力才能讓小車開始運動。隨后教師拋出問題：“運動的快慢與什么有關？”由此引導學生進行拉力大小與運動快慢的研究。通過直觀的方法將每一組內不同墊圈數量測得的數據進行低速、中速、高速的對比，找出每一組都存在的普遍規(guī)律，既有本組的比較，又有組間的比較，學生建構了“拉力越大小車運動越快”的概念。

再如教師執(zhí)教“電磁鐵”時，通過小挑戰(zhàn)“用小車運輸大頭針”的方式，復習電磁鐵的概念，再引入大型的電磁起重機，引導學生思考磁性強弱與什么因素有關。接下來，在教師的引導下，學生設計了完善的實驗方案，注意到實驗操作過程中一些細節(jié)，比如用過的大頭針不能重復使用、電路不能長時間處于短路狀態(tài)等。在數據匯總分析環(huán)節(jié)，教師運用了Excel 的圖表功能，登記了每一組的數據成果，并直接以折線圖的方式實時更新，非常精確高效，令人一目了然。最后，根據實驗中出現的現象提問：“為什么每組的線圈數量相同而吸起的大頭針數目卻存在較大的差異？”讓學生明白實驗結果會受外界條件干擾，而多次實驗可以更加接近真實。數據分析應從整理開始奠定基礎，教師可以通過巧設問題、提供方法、小組指導引導學生自主巧妙地進行數據整理，然后在此基礎上進行數據的分析。教師引導學生對數據進行觀察，以巧妙的問題拓寬思路并且正視數據中存在的問題，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。在這種實驗教學中，教師要注重培養(yǎng)學生甄別數據和科學記錄數據的能力，然后綜合擇取，從選擇合適的數據、處理可疑的數據、匯總有效的數據出發(fā)，培養(yǎng)學生合理取舍數據處理能力。

培養(yǎng)學生數據處理能力是促使學生形成尊重科學態(tài)度的重要手段。教師要讓學生重視數據意識從而培養(yǎng)科學素養(yǎng)，首先要尊重真實實驗數據，其次要正視實驗的異常數據，最后要幫助學生掌握數據分析的方法。不真實、不正確的數據并不可怕，要引導學生正確面對、認識和思考這些數據背后的含義和原因。數據的整理、分析是科學實驗中的重中之重，數據分析環(huán)節(jié)也是師生、生生思維碰撞的環(huán)節(jié)，教師可以根據數據的特點以合適的形式（如作圖、列表等）呈現每一組數據，引導學生觀察數據的規(guī)律及規(guī)律背后的意義，引導學生從數據分析出發(fā)，關注實驗中的每一個環(huán)節(jié)，進而提高學生分析實驗數據的能力。教師在“電磁鐵”一課中的數據處理，則是借助Excel 完成的，由學生來填寫數據，馬上自動生成散點，體現變化趨勢，無論是從操作上還是效果上都是極好的。教師在“讓小車動起來”的教學中，在黑板上貼上小組實驗數據統(tǒng)計，讓學生完成實驗后自主填寫，讓學生突破空間的限制，能直觀地感受數據，體現了現階段的STEAM教育理念。

（二）關注教學重點，優(yōu)化STEAM 理念教學路徑

基于STEAM 教育理念，小學科學教師可以結合教學重點進行創(chuàng)新化的教學設計，開展專題實踐教學，在這種專題實踐教學模式下，探究STEAM 教育理念與小學科學課程的有機融合路徑，優(yōu)化小學科學的教學模式。

如教師在執(zhí)教“力與運動”時，主題共分為三課時，前兩課時是第三課時的知識基礎。通過前兩節(jié)課分別建構力和運動的基本概念，引導學生發(fā)現、探究問題，設計實驗方案，證明力與運動之間的關系，初步完成實驗報告的撰寫。第三課時為重點部分，討論實驗設計存在的不足，發(fā)現問題，以創(chuàng)新實驗為抓手，借助對比、分析、歸納等科學思維建構科學概念，培養(yǎng)科學探究能力，從而發(fā)展學生的創(chuàng)新思維。通過實際體驗，初步感受生活中的推力和拉力，聚焦本節(jié)課的研究內容；通過游戲和活動引導學生觀察力與力的區(qū)別，感知力的三要素，為后續(xù)創(chuàng)新思維培養(yǎng)打下知識基礎；閱讀測力計的使用說明，明確用法的同時訓練學生的信息提取能力。

五年級的學生在學習中需要借助具體現象的支持。通過觀察物體受力后的運動情況，引導他們提出探究問題，發(fā)展問題意識，為創(chuàng)新思維培養(yǎng)打下能力基礎。能利用新方法解決問題，是具有良好創(chuàng)新思維的體現，以材料為腳手架訓練學生的實驗設計能力，會對他們創(chuàng)新思維的發(fā)展起到很大幫助。由于主題教學每課時之間關聯性很強，引入單元記錄單可以幫助學生對于主題中知識的層次結構有整體把握，達成主題的教學目標，初步建立“力可以改變物體運動狀態(tài)”這一科學概念，為學生今后的學習打下基礎。同時，通過發(fā)展學生的問題意識和不斷訓練設計實驗能力，達成創(chuàng)新思維培養(yǎng)的目的。

教師執(zhí)教“運動和力”單元課時，課題分別為“讓小車運動起來”“運動與摩擦力”。教師以“如何讓皮劃艇、馬車、火車等產生動力”引出力與運動的關系，通過“讓靜止的小車運動起來”和“在規(guī)定時間搬運快遞”任務驅動，引領學生學習的同時引發(fā)其積極思考，突破重力轉化為拉力驅動小車的教學難點。教師課前巧借“拉書”游戲活躍課堂氣氛，創(chuàng)設“穿越回古代搬運無法直接拉動的石頭”問題情境，聚焦學生思維指向滾動摩擦力和滑動摩擦力研究。課堂內巧設疑問：“怎么知道力的大小？”“怎么知道剛好讓物體運動起來的力？”“怎樣才算物體剛好運動起來？”以層層遞進的問題，引發(fā)學生一次又一次地思考。學生親身實驗，動手動腦，發(fā)現了運動方式與摩擦力大小的關系，感悟到技術的改進更方便人類的生活。教師巧妙利用微視頻技術，準備豐富有實效的材料，引導學生充分體驗探究過程，通過優(yōu)化設計的小車軌道和數據展示，并優(yōu)化實驗數據匯總，結果清晰可見，提高了課堂實效，真正實現了生生互動、師生互動。

（三）結合科學實驗，提升學生的科學邏輯思維

為了更好地探究STEAM 理念對于小學科學課堂的實踐影響，教師可以設計實踐性更強的實驗課程，在實驗中提升學生的主觀能動性以及實踐操作能力，有效深化學生的科學邏輯思維。

如教師執(zhí)教“運動和摩擦力”時，通過創(chuàng)設情境、做小游戲激發(fā)學生探究興趣，讓學生感知摩擦力的存在，落實摩擦力這一科學概念目標。然后提問：“阻礙我們運動的摩擦力有多大？”由此使學生意識到摩擦力是可以測量的，讓學生在活動中發(fā)現摩擦力的大小是不同的，引出對影響摩擦力大小因素的思考，并進行合理的猜測。教師引導學生根據實驗數據對結果進行簡要分析，落實科學概念。課程最后，教師設計了5 道簡單的例題來檢測本節(jié)課目標達成情況，檢驗目標落實效果。整節(jié)課緊緊圍繞科學教學目標進行設計，關注概念目標、探究目標、態(tài)度目標及與技術環(huán)境目標的達成，重視與生活實際的聯系。

又如教師執(zhí)教“滑動和滾動”時，用插圖呈現兩組不同的照片，創(chuàng)設情境，提示學生思考滑動、滾動兩種運動形式，落實科學概念目標。接著通過提問“人們?yōu)槭裁从脻L動的方式移動重物？”引發(fā)學生的思考。為落實科學探究目標，教師同樣地設計了對比實驗探究，比較滑動摩擦力和滾動摩擦力，并設計了記錄單用于記錄實驗數據，培養(yǎng)學生真實記錄實驗數據并得出結論的能力。在活動中，學生通過實驗、數據分析，理解、掌握了滑動摩擦力和滾動摩擦力之間的關系，培養(yǎng)了科學探究能力。課程中，教師特別關注知識在生活中的應用，以及后進生的能力發(fā)展，能夠放手給予他們時間進行思考和表達。課程最后，教師同樣選擇了5 道簡單的例題對學生科學目標掌握情況進行檢測。

大部分學生在實驗后存在難以將實驗現象和結論進行對應分析和總結的問題。借助圖表直觀體現實驗結果引出結論確實是個好方法，但教師也應當讓學生關注圖表本身（如橫縱坐標）所包含的信息，觀察由于哪些因素發(fā)生改變導致了結果的不同。提升學生對圖表數據的分析解讀能力對于學生得出實驗結論有很大的幫助。對于數據的基本感知，比如相同距離用時越短意味著速度越快，這些對于大人來說習以為常的事情對于中低段的學生來說還是存在一定的困難，教師要注意及時對這些細節(jié)進行輔導和把握。

主題教學對于學生科學概念的建構起到了比較大的幫助。借助體驗活動和創(chuàng)新實驗，學生表現出了對力與運動較高的學習興趣，在量表上反映為在科學概念部分評分較高，學生對于科學概念的評分達到了平均分的水平，可見實驗活動的設計與學生的學習效果之間有著密切的聯系。

基于現階段的STEAM 教育理念，小學科學教師應關注思維的培養(yǎng)，發(fā)揮學生的主觀能動性，充分調動學生前概念和感性認識去建構概念，為創(chuàng)新思維培養(yǎng)打下知識基礎。并且以此為腳手架針對思維培養(yǎng)進行重點設計，給予學生充分的時間和開放的空間思考現象、發(fā)現問題、設計實驗，把課堂真正地還給學生。教師要真正關注學生思維的閃光點，通過有效的設計促使更多的學生參與課堂，發(fā)展創(chuàng)新思維。