STEM項目活動在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

［摘要］ STEM課程是一門集科學(xué)性、工程性、技術(shù)性、數(shù)學(xué)性于一身的綜合實踐活動課程。在小學(xué)科學(xué)STEM課程活動中研發(fā)STEM項目活動內(nèi)容，優(yōu)化STEM項目活動過程，助推STEM項目活動延伸，從而讓科學(xué)STEM項目活動充分發(fā)揮科學(xué)學(xué)科的育人功能，彰顯科學(xué)學(xué)科的育人價值，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與科學(xué)素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］ 小學(xué)科學(xué)；STEM；項目活動；科學(xué)素養(yǎng)

STEM是一種綜合性的學(xué)習(xí)方式。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實施STEM項目活動，其目的是讓學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)的點狀化、線性化、孤立化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化、綜合化。教師實施STEM項目活動，需要積極打造STEM的眾創(chuàng)空間，引導(dǎo)學(xué)生開展STEM創(chuàng)新活動，力求讓學(xué)生做到“格物致理”“知行合一”。作為小學(xué)科學(xué)教師，要通過科學(xué)STEM項目活動，提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的科學(xué)綜合素養(yǎng)。

一、研發(fā)STEM項目活動內(nèi)容

實施STEM項目活動要求教師設(shè)計合適的STEM項目活動主題。STEM課程具有綜合性、實踐性、跨學(xué)科性等特質(zhì)。在小學(xué)科學(xué)STEM課程設(shè)計研發(fā)的過程中，教師首先要熟悉相關(guān)的課程內(nèi)容，基于這些內(nèi)容，精挑細(xì)選，從而確定合適的課程主題。從某種意義上來說，教什么比怎樣教更為重要，因此教師要力求讓學(xué)生做到“像科學(xué)家一樣思考”“像技術(shù)員一樣設(shè)計”。對此，教師可以從科學(xué)教材中提煉、打造，也可以跨學(xué)科進(jìn)行發(fā)掘，還可以從學(xué)生的生活中尋找素材。只有這樣，科學(xué)STEM課程活動的內(nèi)容才能從單一走向豐富、從孤立走向關(guān)聯(lián)、從散態(tài)走向整體。

以“電與磁”內(nèi)容的教學(xué)為例，筆者設(shè)計研發(fā)了項目化、綜合性的STEM活動，要求學(xué)生動手做一個“電動機(jī)”。首先，筆者引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)電磁相互作用原理，讓學(xué)生認(rèn)識到活動背后的支撐性理論。在此基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電動機(jī)的組成，包括轉(zhuǎn)子、定子、線圈等。為了豐富學(xué)生的感知，筆者引導(dǎo)學(xué)生借助身邊的材料完成動手制作。其中，最為關(guān)鍵的是讓學(xué)生動手制作線圈。在這個過程中，筆者引導(dǎo)學(xué)生重點對線圈的匝數(shù)、線圈的繞向、電池的設(shè)置等方面進(jìn)行研究，這樣做不僅整合了相關(guān)的科學(xué)知識、技術(shù)知識、工程知識，還有助于學(xué)生在動手實踐的教學(xué)情境中訓(xùn)練動手能力，提升綜合學(xué)習(xí)能力。

從上述課例可以看出，教師在設(shè)計STEM項目活動主題和內(nèi)容時，要始終聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師。學(xué)生的科學(xué)STEM課程學(xué)習(xí)興趣主要在兩個方面：一是學(xué)生的外在性興趣，二是學(xué)生的內(nèi)在性興趣。外在性興趣主要依靠教師的情境創(chuàng)設(shè)；內(nèi)在性興趣則表現(xiàn)為學(xué)生對科學(xué)學(xué)科內(nèi)容本身感興趣，學(xué)生內(nèi)心充滿探索的欲望。

二、優(yōu)化STEM項目活動過程

實施小學(xué)科學(xué)STEM項目活動，教師不僅要精心設(shè)計相關(guān)的主題、內(nèi)容，更要合理安排STEM項目活動過程。傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)往往浮于表面。當(dāng)下，小學(xué)科學(xué)教學(xué)不僅要培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，更要培育學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對STEM項目活動內(nèi)容進(jìn)行精加工，從而促進(jìn)學(xué)生的思維在STEM項目活動過程中不斷進(jìn)階。

以“水果電池”內(nèi)容的教學(xué)為例，在活動中，筆者不斷地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考。筆者設(shè)計了具備引導(dǎo)性和啟發(fā)性的問題：怎樣增強(qiáng)小燈泡的亮度？水果電池應(yīng)該怎樣串聯(lián)、并聯(lián)？串聯(lián)起來會怎樣？怎樣讓兩只小燈泡同時發(fā)光或者不發(fā)光？在此基礎(chǔ)上，學(xué)生動手操作并進(jìn)行驗證。如此，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)從簡單復(fù)制走向自主創(chuàng)新，學(xué)生的科學(xué)思維從形象上升為抽象?？梢哉f，該STEM項目活動訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生用科學(xué)的眼光去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

STEM課程不是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科的課程資源進(jìn)行雜糅或簡單疊加，而是要聚焦學(xué)生的科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)想象，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度探究，在項目活動的全過程中將相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等相關(guān)資源進(jìn)行整合、優(yōu)化。STEM課程的開發(fā)與教學(xué)實踐旨在提升學(xué)生的科學(xué)思維能力、探究能力、實踐能力。

三、助推STEM項目活動延伸

STEM項目活動不僅可以在課堂教學(xué)時空之下進(jìn)行，更可以超越課堂教學(xué)時空，向?qū)W生的課余、課外拓展延伸。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生不僅可以將教材相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行綜合化，還可以發(fā)掘生活中的相關(guān)資源、素材，對STEM項目活動內(nèi)容進(jìn)行拓展延伸。在STEM項目活動過程中，教師要鼓勵學(xué)生突破原有的認(rèn)知、思維，突破固化的設(shè)計，尤其要突破固有的習(xí)慣。要將科學(xué)知識的本質(zhì)有機(jī)地滲透到STEM項目活動之中，從而讓小學(xué)科學(xué)STEM項目活動成為實現(xiàn)科學(xué)學(xué)科育人目標(biāo)的重要載體。

在教學(xué)過“熱量”的相關(guān)內(nèi)容之后，筆者安排了“做個保溫杯”STEM項目活動，以期深化對“熱”這一單元相關(guān)知識的認(rèn)知，讓學(xué)生將所學(xué)的知識進(jìn)行更大范圍的遷移、實踐和應(yīng)用。筆者首先引導(dǎo)學(xué)生探討項目活動的驅(qū)動性問題：要從哪幾個方面促進(jìn)保溫杯保溫？在此基礎(chǔ)上，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，著力解決如“怎樣減少熱喪失、怎樣減少熱傳導(dǎo)”等問題。學(xué)生開動腦筋，設(shè)計出了各種方案，如“將杯子用毛巾包起來”“給杯子加上一個蓋子”“將杯子嵌入泡沫塑料之中”。在這些方案的基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)學(xué)生動手操作，并讓學(xué)生分成若干小組開展對比試驗，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生比較各自對杯子保溫優(yōu)化設(shè)計的效果。在此基礎(chǔ)上，筆者組織學(xué)生從保溫杯的材料、保溫杯的設(shè)計、保溫杯的單雙層、保溫杯的有無木塞等方面展開研討。在STEM項目活動中，筆者還為學(xué)生提供了種類豐富的制作材料，進(jìn)而讓學(xué)生從材料的選擇、保溫的措施等方面進(jìn)行動手操作。如此，學(xué)生在手腦聯(lián)動的過程中完成了實踐性的創(chuàng)造，思維、操作、實踐、合作、創(chuàng)新等融為一體，促進(jìn)了科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

教師在學(xué)生開展STEM項目活動的過程中，要精心地創(chuàng)設(shè)情境、創(chuàng)編問題、選擇素材、設(shè)計活動，從而讓STEM項目活動與科學(xué)學(xué)科教學(xué)融合。實踐證明，貼合學(xué)生實際生活的STEM項目活動能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力，在科學(xué)STEM項目活動中，科學(xué)與STEM是相互交融、相互促進(jìn)、相輔相成的，它們不是兩條并行的平行線，而是相互交織在一起的一個坐標(biāo)軸，是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的主干脈絡(luò)，是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與科學(xué)素養(yǎng)的重要載體。

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周祥皓? ?江蘇省如皋市磨頭鎮(zhèn)磨頭小學(xué)。