STEM教育與科學(xué)教學(xué)有效融合

◇余蕁佑 楊 丹 吳雪暉（重慶：重慶市沙坪壩區(qū)蓮光小學(xué)校）

如今，社會(huì)對(duì)于STEM領(lǐng)域的人才需求越來(lái)越多，學(xué)校也因此越來(lái)越重視STEM領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，小學(xué)同樣不例外。STEM是由科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四門(mén)學(xué)科結(jié)合而成的，因此從教育的角度來(lái)看，STEM教育有著極高的應(yīng)用價(jià)值。本文以小學(xué)科學(xué)為主，就STEM教育如何與其他學(xué)科有效融合展開(kāi)探討。

一、小學(xué)科學(xué)教育現(xiàn)狀

科學(xué)學(xué)科是小學(xué)的重要素質(zhì)教育課程之一，新課程教育改革理念推進(jìn)以來(lái)，對(duì)小學(xué)科學(xué)學(xué)科教育的重視程度日益提升。科學(xué)學(xué)科是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨的啟蒙課程，該課程倡導(dǎo)學(xué)生自主探究，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣與求知欲，挖掘?qū)W生潛在的科學(xué)探索能力，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。然而，由于許多學(xué)校和教師深受應(yīng)試教育理念的影響，對(duì)科學(xué)教育重視程度不夠，加上教學(xué)資源匱乏，師資力量不足，教師的教學(xué)方式陳舊落后，影響了小學(xué)科學(xué)教學(xué)的順利開(kāi)展，導(dǎo)致小學(xué)科學(xué)教學(xué)整體效率低下。

二、STEM教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)有效融合

（一）加強(qiáng)教學(xué)的實(shí)踐性

由于小學(xué)科學(xué)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此，在將小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育融合的過(guò)程中，同樣也應(yīng)高度重視教學(xué)的實(shí)踐性，應(yīng)結(jié)合科學(xué)課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，并在實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐體驗(yàn)與學(xué)習(xí)。

以教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)中“熱”這一單元為例，在進(jìn)行本單元的教學(xué)前，教師可以先提問(wèn)學(xué)生對(duì)于熱的了解情況，以及自己所認(rèn)為的熱的定義，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入溫度與水的變化知識(shí)的學(xué)習(xí)。這一板塊的教學(xué)能讓學(xué)生了解到，在不同的溫度下，水溫的升高與降低也會(huì)隨之發(fā)生改變，而且，不同溫度下的物體之間的相互接觸，是可以進(jìn)行熱度傳遞的。教師可以讓班級(jí)里用塑料瓶裝開(kāi)水的學(xué)生，將自己的杯子當(dāng)作本次課堂的主要實(shí)驗(yàn)工具，將能夠傳遞熱量的、由內(nèi)散發(fā)熱度的塑料杯放置在書(shū)本上，過(guò)一段時(shí)間后，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)書(shū)面從較涼的狀態(tài)變得溫?zé)崞饋?lái)。教師的講解讓學(xué)生明白，這就是熱傳遞的效果。隨后，教師可以提出問(wèn)題：在常溫下的桌面和較涼的鐵制書(shū)桌抽屜上，同時(shí)放上滾燙的熱水，在同一時(shí)間段內(nèi)，是木質(zhì)桌面的溫度高還是鐵制書(shū)桌抽屜的溫度高？引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生就這個(gè)問(wèn)題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)行對(duì)比。

（二）設(shè)計(jì)有趣的教學(xué)環(huán)節(jié)

興趣不僅可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，也能夠幫助學(xué)生更快速地活躍思維，掌握教師在課堂中所教授的知識(shí)內(nèi)容。因此，在應(yīng)用STEM教育理念開(kāi)展小學(xué)科學(xué)教學(xué)時(shí)，更應(yīng)通過(guò)為學(xué)生設(shè)計(jì)以趣味性為主的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探知欲望。

以教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)“電路”這一單元的教學(xué)為例，教師可以先為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)突發(fā)的教學(xué)環(huán)節(jié)，將電路關(guān)閉。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，電扇不轉(zhuǎn)了，電燈也不再亮了。這時(shí)教師便可以向?qū)W生提出疑問(wèn)：“是什么使得電燈和電扇工作的？”在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)的學(xué)生會(huì)回答是電流，而這也就是本次課堂所要教學(xué)的“電”。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)易電路的模擬實(shí)驗(yàn)，教導(dǎo)學(xué)生如何判斷電路到底是出現(xiàn)了短路還是出現(xiàn)了斷路，為學(xué)生演示在電路的連接過(guò)程中是如何進(jìn)行線路對(duì)接的，并且告訴學(xué)生導(dǎo)體和絕緣體在電路中的重要意義，讓其明白導(dǎo)體是用來(lái)導(dǎo)電的，而絕緣體則是用來(lái)隔離電流的。最后，教師為學(xué)生安排模擬安裝照明電路的環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手操作能力，使得學(xué)生探索電路的興趣得以養(yǎng)成。

（三）根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異開(kāi)展教學(xué)

小學(xué)生在成長(zhǎng)過(guò)程中逐漸形成了單獨(dú)屬于自己的性格。因此，小學(xué)科學(xué)教師在組織科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)尊重學(xué)生的個(gè)體差異，據(jù)此展開(kāi)課堂教學(xué)。我國(guó)古代著名教育學(xué)家孔子提出因材施教的理論，也是基于這個(gè)道理。特別是在將STEM教育理念融入小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，更要充分考慮到學(xué)生之間存在的理論知識(shí)以及實(shí)際動(dòng)手操作能力的個(gè)體差異性，根據(jù)學(xué)生的不同情況設(shè)計(jì)不同難易程度的課堂教學(xué)方案，保證每位學(xué)生都能在科學(xué)實(shí)踐課堂教學(xué)中獲得最大成效，這也有助于提升學(xué)生的科學(xué)操作自信心。

在教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)“運(yùn)動(dòng)和力”這一單元的教學(xué)中，教師首先通過(guò)平面和斜板帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)的實(shí)驗(yàn)操作，并引導(dǎo)學(xué)生用氣球、橡皮筋等加速小車運(yùn)動(dòng)。有些學(xué)生力氣小，拉扯橡皮筋的程度不足以讓小車運(yùn)行太遠(yuǎn)，這時(shí)教師便可以鼓勵(lì)這些學(xué)生通過(guò)吹氣球的方式，用氣球放出的力來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而對(duì)于一些肺活量較小的學(xué)生，教師則可以建議其用橡皮筋來(lái)開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在此過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，氣球在放氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生推力，橡皮筋也會(huì)因?yàn)閺椓Χ纬煞聪蜃饔昧?，使得小車加速向前運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，教師便可以引出彈簧測(cè)力計(jì)，讓學(xué)生測(cè)量彈力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)造成的影響，并逐漸引出摩擦力這一概念，讓學(xué)生了解到小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了有推力，還有與之相反的力，摩擦力阻礙小車的運(yùn)動(dòng)，而摩擦力同樣也是使小車逐漸停下來(lái)的主要原因。

三、結(jié)合工程和數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)小學(xué)科學(xué)STEM教育活動(dòng)

小學(xué)科學(xué)雖然是一門(mén)獨(dú)立開(kāi)設(shè)的教學(xué)課程，但其所涉知識(shí)內(nèi)容涵蓋層面較廣，與其他學(xué)科之間同樣有著十分緊密的聯(lián)系。所以，這也要求小學(xué)科學(xué)教師在教學(xué)時(shí)，可以充分利用科學(xué)與其他學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，讓小學(xué)生基于已有的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)新知識(shí)進(jìn)行自主探索與分析，并且鼓勵(lì)學(xué)生將科學(xué)中所涉及的知識(shí)點(diǎn)與其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系。這不僅有助于促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，同時(shí)也有助于其科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（一）融合生活，學(xué)以致用

積累生活經(jīng)驗(yàn)不僅是學(xué)習(xí)科學(xué)的起點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重點(diǎn)。在進(jìn)行工程和數(shù)學(xué)的小學(xué)科學(xué)融合教學(xué)中，除了需將學(xué)生所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)與科學(xué)知識(shí)相結(jié)合，同時(shí)也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，將生活經(jīng)驗(yàn)與課本中的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行融合，以創(chuàng)造性的思維解決生活中的問(wèn)題。在師生開(kāi)展互動(dòng)時(shí)，同樣也可以引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用在生活中所獲經(jīng)驗(yàn)，幫助其發(fā)現(xiàn)并且推理總結(jié)，來(lái)解決以科學(xué)為核心的數(shù)學(xué)問(wèn)題，并將工程數(shù)理回歸于生活科學(xué)中，以形成新的生活經(jīng)驗(yàn)。

以教科版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)上冊(cè)“比較與測(cè)量”單元的教學(xué)為例。教師可以讓學(xué)生回家后，用皮尺、卷尺或直尺測(cè)量自己房間的長(zhǎng)寬，對(duì)家里鋪有木地板的學(xué)生，還可以額外要求其計(jì)算自己家客廳一共鋪了多少塊地板。學(xué)生在實(shí)際測(cè)量中不僅可以有效地提升測(cè)量能力，也能夠幫助自己鞏固在數(shù)學(xué)中習(xí)得的數(shù)字技術(shù)知識(shí)。讓學(xué)生感受到科學(xué)與數(shù)學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際緊密相連，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，也能夠讓學(xué)生靈活地將數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用到科學(xué)學(xué)科中，解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。

（二）學(xué)科融合，融會(huì)貫通

STEM教育理念作為一種創(chuàng)新型的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以大教學(xué)觀作為教育事業(yè)，加強(qiáng)各學(xué)科之間的素養(yǎng)以及聯(lián)系。在小學(xué)科學(xué)學(xué)科中將數(shù)學(xué)和工程融入進(jìn)來(lái)，可以促進(jìn)多學(xué)科思維碰撞，激活學(xué)生的創(chuàng)新思維，使得學(xué)生的思維更為多元化，也更能夠解決學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

以教科版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)“我們周圍的物體”單元的教學(xué)為例，教師可以結(jié)合小學(xué)數(shù)學(xué)中所涉及的幾何圖形，開(kāi)展認(rèn)識(shí)物體的形狀以及對(duì)物體進(jìn)行分類的科學(xué)知識(shí)點(diǎn)教學(xué)。這樣，可讓學(xué)生更快速地了解如何對(duì)身邊的事物分門(mén)別類，以及用何種方式辨別周圍的物體形狀。

綜上所述，將STEM教育與科學(xué)學(xué)科進(jìn)行有效融合，可以有效提升小學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)框架的能力有極大的意義，不僅可以幫助學(xué)生將枯燥的數(shù)學(xué)知識(shí)與有趣的科學(xué)相聯(lián)系，也能夠促進(jìn)學(xué)生以更積極的態(tài)度學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)。