實現(xiàn)科學(xué)課教學(xué)與STEM教育的有效融合

◇馬靜強 沈偉偉（江蘇：昆山市張浦鎮(zhèn)周巷小學(xué)）

STEM 教育融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四方面內(nèi)容，基于這四個方面進(jìn)行教學(xué)。當(dāng)前，小學(xué)課堂教學(xué)中就是將綜合理科領(lǐng)域中的內(nèi)容進(jìn)行拆分教學(xué)，這樣學(xué)生難以形成系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)模式，難以從中找到各個知識點的關(guān)聯(lián)性。同時，受到這種教學(xué)模式的影響，學(xué)生綜合運用各學(xué)科中知識點的能力也相對不足?；诖?，本研究嘗試將小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM 教育實現(xiàn)有效融合，以此促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

一、STEM教育理念以及發(fā)展

STEM 教育興起于20 世紀(jì)90 年代的美國，是科學(xué)、技術(shù)、工程、教學(xué)英文字母的縮寫，是上述四方面相結(jié)合的跨學(xué)科綜合教學(xué)。

進(jìn)入21 世紀(jì)以后，經(jīng)濟(jì)社會飛速發(fā)展，而這離不開科學(xué)、工程的支撐，使人們更加重視科技創(chuàng)新。在美國，相關(guān)政府部門通過梳理每一年的畢業(yè)生可知，STEM 專業(yè)畢業(yè)生不斷減少，為此在STEM 教育中投入了大量的人力、財力以及物力，通過這種方式來培養(yǎng)出在STEM 領(lǐng)域中的人才，這樣在一定程度上能夠增強國家在全球化進(jìn)程中的核心競爭力?；诖耍诿绹逃缫查_始研發(fā)出STEM 課程項目，最終獲得了相關(guān)的研究成果。此后，STEM 教育開始逐漸向全球范圍擴展，其中也包括我國在內(nèi)。2016 年以后，我國提出了教育信息化理念，指出了將信息技術(shù)運用在教育領(lǐng)域，可以更好地建立“眾創(chuàng)空間”，最終探索出一種新型的教育模式，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。在這一背景下，我國也開始將STEM 教育滲透到各個教育階段。

二、課程融合的優(yōu)點以及面臨的挑戰(zhàn)

小學(xué)階段，將STEM 教育與科學(xué)教學(xué)有機融合，可以確保教師在教學(xué)中的專業(yè)、創(chuàng)新能力得到明顯的提高，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作和動手能力。在教學(xué)中，教師自身的專業(yè)水平也會影響到整體教學(xué)效果，因此，在進(jìn)行融合課程教學(xué)中，教師有必要做好前期準(zhǔn)備，通過查閱相應(yīng)的資料，在反復(fù)探索中尋找到開展融合教學(xué)的優(yōu)勢及其可能性，這對提高教師自身的專業(yè)能力、創(chuàng)新能力起到了有力的推動作用。與此同時，融合課程教學(xué)中，學(xué)生一般是以小組作為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生間要學(xué)會有效溝通，無形中增強了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作意識和能力。STEM 教育與小學(xué)科學(xué)課程的融合，凸顯了這一學(xué)科的綜合性、實踐性特征，促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)知識舉一反三，提高學(xué)生動手解決問題的能力。

在融合課程教學(xué)中，還要面臨著一些挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在如下方面。

第一，不同年級教學(xué)的側(cè)重點存在一定的差異。對于1～2 年級學(xué)生，教學(xué)重點培養(yǎng)的是學(xué)生的觀察力；而對于5～6 年級學(xué)生，應(yīng)重視培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力以及實踐能力。

第二，師資力量薄弱。學(xué)校有專門配備的語文、數(shù)學(xué)、英語等學(xué)科的教師，而STEM 專業(yè)的教師不足，無形中增加了融合教育的難度。

第三，課堂時間有限。在小學(xué)階段，一堂課的時間僅有40 分鐘，如果針對的是1～2 年級學(xué)生，由于他們的動手探究、協(xié)作、思考能力還較為薄弱，教師僅在課堂上完成既定目標(biāo)還有一定的困難，在課堂上沒有完成的內(nèi)容，學(xué)生就需要在課下完成。

三、小學(xué)科學(xué)教學(xué)存在的問題

（一）教學(xué)觀念陳舊

小學(xué)階段的教學(xué)活動，對培養(yǎng)學(xué)生未來的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)揮著重要的作用，同樣也影響到對未來科技人才的培養(yǎng)。有很多小學(xué)科學(xué)教師并沒有認(rèn)識到科學(xué)知識的重要性，在教學(xué)中僅僅重視主科的學(xué)情，在實際教學(xué)過程中有意無意地忽視了科學(xué)這一學(xué)科。這一教育觀念，必定會影響到小學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)能力方面的提高，也難以發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上有天賦的學(xué)生。

（二）教學(xué)方法單一

在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師多采取一堂課從頭講到尾的模式。在這樣單一的教學(xué)模式下，必定會讓學(xué)生感覺整個學(xué)習(xí)過程非?？菰铮埠茈y激發(fā)出學(xué)習(xí)的興趣。對于小學(xué)生而言，他們正處于探索新鮮事物的階段，如果教學(xué)活動難以吸引學(xué)生注意力，必定會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭煩的心理。

（三）教學(xué)設(shè)施較為薄弱

部分學(xué)校不重視科學(xué)教育活動的開展，因此投入的設(shè)施也不足，在基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱的背景下，相關(guān)設(shè)備不全面，阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的實踐動手能力的提高。

（四）教師兼職多

目前，小學(xué)科學(xué)教師中還存在著兼職的情況，這也使小學(xué)科學(xué)教學(xué)中存在教學(xué)方式不正確的現(xiàn)象，致使學(xué)生在理解科學(xué)知識時存在偏差。

四、實現(xiàn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育有效融合

（一）科學(xué)素養(yǎng)教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效融合

以“鞋底的秘密”課程設(shè)計為例。教師可以將物理中所涉及的關(guān)于摩擦力的知識與科學(xué)教學(xué)相融合，具體方式如下。

第一，激發(fā)學(xué)生思考。教師可以讓學(xué)生想一想我們在日常生活中，最容易在哪些地方滑倒呢？此時學(xué)生會回答說在瓷磚、地板、樓梯、有水路面、有坡度路面上等。

第二，設(shè)計實驗。在進(jìn)行實驗時選擇瓷磚作為路面，引導(dǎo)學(xué)生思考，最終設(shè)計出具體的實驗方式。

選擇具有不同底紋的鞋子，總共選擇三種，然后將瓷磚面向上傾斜30 度，讓鞋子從上往下滑，觀察哪一種鞋子更防滑。記錄三次實驗的下滑數(shù)據(jù)。

抬高瓷磚到45度，進(jìn)行三次測試。

抬高瓷磚到60度，進(jìn)行三次測試。

根據(jù)本次實驗最終得出哪一種花紋以及材料的鞋底最防滑，接下來介紹該實驗現(xiàn)象反映出的具體原理，即物體與地面的摩擦力直接受物體表面粗糙程度所決定；摩擦力與物體表面上的花紋、傾斜角度以及物體重量間的關(guān)系非常大。

第三，引導(dǎo)學(xué)生課后修改自己的設(shè)計。教師可以引導(dǎo)學(xué)生，課后自己制作一個“最防滑的鞋底”，在完成以后進(jìn)行展示，從中選擇出最防滑的鞋底。

本節(jié)課的教學(xué)活動，很好地鍛煉了學(xué)生觀察、動手、創(chuàng)新、小組協(xié)作能力，發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)造性思維及發(fā)散性思維。另外，通過讓小學(xué)生自己動手操作，加深了他們對所學(xué)知識的理解，與此同時，還實現(xiàn)了科學(xué)課堂中師生間的有效互動，有效激發(fā)學(xué)生對科學(xué)這一學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

（二）技術(shù)素養(yǎng)教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效融合

在開展“觀察魚”這一內(nèi)容的教學(xué)活動中，實現(xiàn)了技術(shù)素養(yǎng)教育和小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效融合。我們嘗試將課堂管理工作下放給小組長，要求學(xué)生上學(xué)時將一條金魚裝入一個透明的小魚缸帶到學(xué)校。

可想而知，學(xué)生把金魚到學(xué)校，必定會異常興奮，也容易在課堂上分心，并出現(xiàn)玩水、灑水的現(xiàn)象。為了有效避免這些現(xiàn)象，前期有必要制定出相應(yīng)的記錄表，保證小組長在這一過程中能夠記錄好組員在課堂活動開展前期的表現(xiàn)，上課時要及時做好反饋，讓學(xué)生保持科學(xué)的態(tài)度，從中理解到愛護(hù)小動物、珍愛生命的重要性。如果學(xué)生將魚缸中的金魚拿出來把玩，就可能加速金魚的死亡。在本節(jié)課的教學(xué)活動中，采用這種融合教學(xué)的方式，讓學(xué)生學(xué)會了要愛護(hù)小動物，同樣也要珍惜生命，讓學(xué)生了解到怎樣避免魚死亡的方式，即水中的氧氣有限，此時為了確保魚有足夠的氧氣，就要利用充氣泵。

通過本次教學(xué)活動，教師不僅可以順利完成教學(xué)目標(biāo)，還能讓學(xué)生了解到怎樣使用充氧泵，掌握基本的操作技能。融合教學(xué)活動的開展，在一定程度上讓學(xué)生動手能力得到提高，確保學(xué)習(xí)、實踐得到良好的發(fā)展。

（三）工程素養(yǎng)教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效融合

在工程素養(yǎng)教育中，我們要培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計制作能力，確保學(xué)生能從實踐中掌握科學(xué)原理。以“做一個指南針”這一教學(xué)實踐活動為例，我們進(jìn)行了融合教學(xué)，確保學(xué)生能夠從中了解到指南針的結(jié)構(gòu)以及具體原理。

在課堂教學(xué)活動開展前，教師可以先讓學(xué)生準(zhǔn)備好實驗活動所需要的材料，并將找到的材料帶到學(xué)校。在這一過程中，學(xué)生也需要積極思考，如指南針外殼的材質(zhì)，方向盤所需選取的材料，支架應(yīng)該怎樣來支撐小磁針等。在整個教學(xué)活動中，學(xué)生必須發(fā)揮出自己的想象力，探究制作指南針的方式。在具體制作階段，教師要指導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格按照具體步驟進(jìn)行制作，如果遇到了困難也不能放棄，要在不斷嘗試中找到正確的制作方法，保證制作的指南針位置標(biāo)準(zhǔn)。本次融合課程，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的工程素養(yǎng)，鍛煉了學(xué)生動手、探究、小組合作能力，還可以將所學(xué)的科學(xué)知識運用到生活實踐過程。

（四）數(shù)學(xué)素養(yǎng)教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效融合

以“我們的小秤桿”教學(xué)實踐活動為例。在STEM 教學(xué)中，在真實情境下可以更有效地開展教學(xué)活動，讓學(xué)生在探究過程中了解到其中存在的數(shù)學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能。

如，設(shè)計稱橘子重量的活動時，可以引導(dǎo)學(xué)生思考，在古時候沒有電子秤，人們是怎樣完成稱重的？又是怎樣讀數(shù)的？學(xué)生經(jīng)過討論后，可以得出在稱重時怎樣保證稱量更準(zhǔn)。在具體實驗過程中，學(xué)生也遇到了問題，即橘子、秤砣會滾下來，學(xué)生對此又展開了探討，經(jīng)過多次實驗，可以計算出橘子的重量。秤桿上離不開刻度，學(xué)生在完成刻度的繪制后，還要啟發(fā)學(xué)生，應(yīng)該怎樣提高稱量的準(zhǔn)確性，并且稱更多的橘子。學(xué)生要思考這一問題，前提是先簡單地?fù)Q算，再解決問題。此外，該教學(xué)活動的開展，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)杠桿知識打下了良好的基礎(chǔ)。學(xué)生通過團(tuán)隊合作的方式，很好地鍛煉了溝通交流、協(xié)調(diào)合作的能力，學(xué)會了自主探究。

綜上所述，將STEM 教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相融合，在一定程度上能夠提高學(xué)生的課堂參與度，培養(yǎng)良好的觀察能力、實踐能力，并實現(xiàn)各類學(xué)科知識的融會貫通，得到全面發(fā)展。