STEM與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的深入融合路徑

范文靜

科學(xué)探究是小學(xué)科學(xué)的主要學(xué)習(xí)方式，而實(shí)驗(yàn)作為探究活動(dòng)的必然手段，在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。然而，當(dāng)前的探究性實(shí)驗(yàn)更多強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生“分析、象征”兩個(gè)象限上思維的培養(yǎng)，而缺乏對(duì)“真實(shí)、綜合”兩種關(guān)鍵性思維方式的有效訓(xùn)練，導(dǎo)致探究活動(dòng)難以深入，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)止步不前。不僅如此，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的備課與設(shè)計(jì)上，部分教師存在僵化死板、干預(yù)過(guò)度等問(wèn)題，既沒(méi)有給予學(xué)生充足的思考與探究空間，又沒(méi)有與實(shí)際情況相結(jié)合，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在此背景下，將STEM教育理念與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合已然成為拓展學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵，也成為當(dāng)前科學(xué)教育發(fā)展的大勢(shì)所趨。STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）以及數(shù)學(xué)（Mathematics）教育的統(tǒng)稱(chēng)，本文詳細(xì)論述了這一教學(xué)設(shè)計(jì)的意義、應(yīng)用原則以及具體實(shí)踐路徑，以期讓小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)立足于學(xué)生的生活，推動(dòng)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中切實(shí)提高科學(xué)素養(yǎng)。

一、STEM與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)深度融合的意義與優(yōu)勢(shì)

（一）增強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性

隨著新課程改革的逐步深入，越來(lái)越多的科學(xué)教師意識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性，科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)在教學(xué)活動(dòng)中隨處可見(jiàn)，成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要組成部分。然而，隨著教學(xué)實(shí)踐的推進(jìn)不難發(fā)現(xiàn)，本應(yīng)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生倍感枯燥乏味，很多學(xué)生甚至在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)付了事。究其根本，是因?yàn)榭茖W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出程式化特征，脫離于學(xué)生的實(shí)際生活，不利于學(xué)生綜合思維的全面提高?；诖耍瑢TEM理念與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)相融合就顯得非常必要，既能夠讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容立足于學(xué)生的實(shí)際生活，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心與探究欲望，又能夠促進(jìn)生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全面性，給予學(xué)生全面的思考空間，幫助學(xué)生透過(guò)生活現(xiàn)象看到綜合性的本質(zhì)，從而增強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性。

（二）發(fā)展學(xué)生的思維能力

小學(xué)階段學(xué)生的思維能力正處于關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期，容易在抽象概念的學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)理解困難，生活化的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生將抽象理論與具象化的現(xiàn)象相結(jié)合，既降低了科學(xué)理論知識(shí)的理解難度，又發(fā)展了學(xué)生的抽象思維。然而，在當(dāng)前的教學(xué)活動(dòng)中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊榷?，學(xué)生思維能力得不到有效鍛煉。以“光的直線傳播”這一實(shí)驗(yàn)為例，一些教師在教學(xué)活動(dòng)中會(huì)為學(xué)生預(yù)設(shè)好問(wèn)題、研究材料與研究方法，學(xué)生只需要按部就班完成即可。然而，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性是多少？學(xué)生又能否通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程將所學(xué)知識(shí)真正內(nèi)化呢？這種教學(xué)設(shè)計(jì)模式化傾向明顯，就如同下棋的棋譜，步驟沒(méi)錯(cuò)、方法正確，理解透徹、使用恰當(dāng)可以成為破局的利器，但是如果按照“棋譜”按部就班、亦步亦趨地下棋，那么棋手便失去了自主分析和從實(shí)際出發(fā)的機(jī)會(huì)，活的實(shí)驗(yàn)探究也就變成了死的程式。因此，在生活化科學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入STEM理念，才能夠最大限度地提高實(shí)驗(yàn)成果。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)教育設(shè)計(jì)的綜合性，要求教師在生活化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工作中體現(xiàn)出科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)方面，并在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中給予學(xué)生提供足夠的探究自由，從而相對(duì)應(yīng)地發(fā)展學(xué)生四個(gè)方面的能力，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生真正感受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力所在，拓展全面思維，發(fā)展綜合能力。

（三）推動(dòng)理論與實(shí)踐相結(jié)合

小學(xué)階段，科學(xué)學(xué)科知識(shí)較為基礎(chǔ)，且多為學(xué)生在日常生活中所好奇的問(wèn)題，然而在教學(xué)實(shí)踐中不難發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教學(xué)無(wú)法提高學(xué)生科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，學(xué)生所學(xué)的理論難以對(duì)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)，而STEM理論與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合則可以有效解決這一問(wèn)題。首先，這一教學(xué)設(shè)計(jì)幫助學(xué)生建立起理論與實(shí)踐的內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，又在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中夯實(shí)理論知識(shí)，最終形成“生活—科學(xué)—生活”的學(xué)習(xí)閉環(huán)。其次，STEM理論具有較強(qiáng)的綜合性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)能力的全面發(fā)展，能夠幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷深入探究，同時(shí)為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、STEM教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)深度融合應(yīng)當(dāng)遵循的原則

（一）主體性原則

隨著新課程改革的落實(shí)與推進(jìn)，“以生為本”的教育理念深入人心，在教學(xué)活動(dòng)的方方面面都得到了充分體現(xiàn)，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不例外。在STEAM教育的融合背景下，主體性是小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)性原則之一。主體性原則要求教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中從學(xué)生的思維水平、認(rèn)知狀況、學(xué)習(xí)能力出發(fā)，充分考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)與生活中的問(wèn)題，讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)既符合學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，又回答了學(xué)生存在的問(wèn)題。不僅如此，主體性原則還要求教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分保障學(xué)生的主體地位，積極發(fā)揮自身的指導(dǎo)作用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題留下充足的時(shí)間與空間，當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中存在難以突破的問(wèn)題時(shí)，教師也切莫將解決方法直接呈現(xiàn)給學(xué)生，而是要根據(jù)學(xué)生的思維發(fā)展?fàn)顩r為其搭建可供攀登的“學(xué)習(xí)支架”，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。

（二）循序漸進(jìn)性原則

小學(xué)階段學(xué)生的思維與能力有限，因此教師要想讓STEM與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度融合，達(dá)到理想的教學(xué)成果，就應(yīng)該遵循循序漸進(jìn)原則。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，從科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四個(gè)方面著手，分析實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的總?cè)蝿?wù)與總目標(biāo)，并適當(dāng)將目標(biāo)進(jìn)行拆解，將整體性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拆解成一個(gè)一個(gè)的小任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)進(jìn)行深入思考，由淺入深、由易到難、一步一個(gè)腳印地展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng)。循序漸進(jìn)原則要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律與身心發(fā)展規(guī)律，避免揠苗助長(zhǎng)以及實(shí)驗(yàn)任務(wù)過(guò)于容易或困難的情況發(fā)生。

（三）溝通合作原則

在傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生往往“各自為戰(zhàn)”，合作的設(shè)計(jì)與環(huán)節(jié)較少，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中缺乏溝通交流。然而，要想讓STEM教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)深入融合達(dá)到理想的成果，教師就需要加強(qiáng)學(xué)生之間的合作，遵循溝通合作原則。這是因?yàn)镾TEM教育下的科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜與綜合，對(duì)學(xué)生的理解能力與思維能力都提出了較高要求。同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)合作中，學(xué)生能夠從更全面的角度看待問(wèn)題、提高認(rèn)知，發(fā)展團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，從而提高實(shí)驗(yàn)完成效率。

三、STEM教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)深入融合的實(shí)踐路徑

（一）創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)探究欲望

STEM教育具有較強(qiáng)的開(kāi)放性，因此教師在與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)相融合的過(guò)程中，就可以適當(dāng)創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)生活情境，為學(xué)生營(yíng)造出生產(chǎn)氛圍，共建自由真實(shí)的課堂環(huán)境。生活情境的創(chuàng)設(shè)既能夠減輕學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的畏難情緒，又能夠喚起學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)需求，從而引發(fā)工程任務(wù)實(shí)踐。因此，在生活化實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)工作中，教師需要立足于學(xué)生身邊的人、事、物，進(jìn)行科學(xué)合理導(dǎo)入，從而建立起科學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活之間的內(nèi)在聯(lián)系。

以教科版小學(xué)科學(xué)《水到哪里去了》教學(xué)為例，教師可以從用濕布擦黑板、洗過(guò)手后手變干等真實(shí)的生活情景出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的原因，并以現(xiàn)實(shí)情況為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)。不僅如此，教師需要運(yùn)用生產(chǎn)實(shí)際情況，讓學(xué)生帶入工程師視角，自主考慮生活中物品的設(shè)計(jì)、功效以及達(dá)到實(shí)際用途的方式。例如，在《天氣》這一單元教學(xué)活動(dòng)中，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生按照自己的需求改造溫度計(jì)，或者利用更安全的材料重新制作溫度計(jì)。不僅如此，教師還可以在教學(xué)活動(dòng)中創(chuàng)設(shè)生活化的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活現(xiàn)象進(jìn)行思考，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究解決生活中存在的實(shí)際問(wèn)題，如冬季將水帶入學(xué)校，水很容易變冷，從而引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)保溫杯，學(xué)會(huì)立足生活情境展開(kāi)科學(xué)有效的思考。諸如此類(lèi)的教學(xué)設(shè)計(jì)都圍繞實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)，有助于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，更是STEM理念深度融合的重要基礎(chǔ)。

（二）圍繞工程問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

隨著STEM教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的深度融合逐漸發(fā)現(xiàn)，工程設(shè)計(jì)思路教學(xué)的引入能夠有效推進(jìn)STEM知識(shí)融合。因此，在生活化實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，教師可以聚焦“做出什么東西、怎么做會(huì)更好”等工程問(wèn)題，從而保證STEM教學(xué)活動(dòng)順利開(kāi)展。教師需要在教學(xué)活動(dòng)中幫助學(xué)生明確具體的問(wèn)題類(lèi)型，通過(guò)頭腦風(fēng)暴、思維導(dǎo)圖等方法，幫助學(xué)生將各種問(wèn)題進(jìn)行分解與分類(lèi)。在生活化實(shí)驗(yàn)問(wèn)題創(chuàng)設(shè)與構(gòu)建中，教師的著力點(diǎn)要放在工程學(xué)的思路引導(dǎo)方面，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)思維發(fā)展，最終達(dá)到思想內(nèi)化。

以教科版小學(xué)科學(xué)《做一頂帽子》的教學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，教師需要先制定帽子設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將需求轉(zhuǎn)化為“做什么”“如何做”“為何這樣做”三個(gè)方面。例如，將帽子戴在頭上的舒適度轉(zhuǎn)變?yōu)橹谱髅弊拥牟牧线x擇、將帽子保護(hù)頭部的功能性轉(zhuǎn)化為帽子的形狀設(shè)計(jì)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更具有指向性，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行不斷創(chuàng)新與探索，在自主探究的過(guò)程中把握重點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)出符合要求的物品。

（三）強(qiáng)調(diào)綜合思維，避免形式主義

要想讓STEM教育與科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度融合，教師需要理解STEM教育的本質(zhì)，將原本孤立且分散的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合處理，使其融合成為一個(gè)內(nèi)在聯(lián)系的整體，STEM教育絕對(duì)不是簡(jiǎn)單的疊加，而是各學(xué)科之間的交互共融。因此，教師在進(jìn)行生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要注重不同維度和不同學(xué)科的知識(shí)應(yīng)用，避免簡(jiǎn)單的生拉硬湊，同時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生感受和提升不同學(xué)科知識(shí)內(nèi)核的水平，運(yùn)用綜合思維分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，而非將一個(gè)整體性的問(wèn)題拆分成不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)。

以《做個(gè)保溫杯》的教學(xué)為例，首先，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始之前讓學(xué)生思考：“如何讓熱水涼得慢一點(diǎn)？”引導(dǎo)學(xué)生從熱傳遞的角度展開(kāi)頭腦風(fēng)暴，明確做一個(gè)保溫杯的目標(biāo)任務(wù)。其次，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論的形式，依據(jù)成本選出制作保溫杯的最佳材料。再次，教師可以讓學(xué)生合作共同繪制設(shè)計(jì)圖，根據(jù)四個(gè)維度的“保溫杯”評(píng)價(jià)量表進(jìn)行小組分工，共同完成制作。最后，當(dāng)制作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生需要互幫互助，齊心協(xié)力地想出解決問(wèn)題的方法。在這一過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)探究與工程設(shè)計(jì)過(guò)程，從明確任務(wù)到設(shè)計(jì)方案，再到計(jì)劃實(shí)施，學(xué)生的綜合思維得到了最大限度的鍛煉，科學(xué)素養(yǎng)也得到了切實(shí)性的提高。

（四）制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)全面發(fā)展

教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，二者相輔相成、共同促進(jìn)，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。然而，在傳統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)過(guò)程中，教師的評(píng)價(jià)內(nèi)容往往過(guò)于簡(jiǎn)單化，將實(shí)驗(yàn)成果作為評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)活動(dòng)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致學(xué)生在生活化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在重結(jié)果、輕過(guò)程的問(wèn)題，阻礙了未來(lái)的發(fā)展?；诖?，教師需要在生活化實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建工作中避免簡(jiǎn)單化與表面化，盡可能推動(dòng)目標(biāo)多元化發(fā)展，結(jié)合實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生具體的表現(xiàn)情況，讓教學(xué)評(píng)價(jià)既體現(xiàn)出量化評(píng)價(jià)，又反映出質(zhì)性評(píng)價(jià)內(nèi)容，推動(dòng)二者之間的融合。不僅如此，在評(píng)價(jià)過(guò)程中，還需要打破傳統(tǒng)評(píng)價(jià)模式中以教師為主體的模式，增設(shè)“自我評(píng)價(jià)”“小組評(píng)價(jià)”等綜合內(nèi)容。針對(duì)學(xué)生組內(nèi)完成的作品，教師也可以從功能性、創(chuàng)意性以及美觀度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)綜合性評(píng)價(jià)，學(xué)生不僅能夠收到全面的實(shí)驗(yàn)反饋，還能夠明確自身在學(xué)習(xí)活動(dòng)中存在的問(wèn)題，及時(shí)查漏補(bǔ)缺。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新課程改革的背景下，STEM教育與小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的深度融合已然成為大勢(shì)所趨。作為小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)者，需要深度意識(shí)到這一教學(xué)設(shè)計(jì)的意義與優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中遵循學(xué)生主體原則、循序漸進(jìn)原則以及共同合作原則，通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境、圍繞工程問(wèn)題、強(qiáng)調(diào)綜合思維以及制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方法，以學(xué)科整合的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)踐STEM教育，真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、合作能力以及解決問(wèn)題的能力。

注：本文系武夷山市級(jí)課題“讓科學(xué)在生活的土壤中成長(zhǎng)——2022新課標(biāo)背景下小學(xué)科學(xué)教育實(shí)施生活化教學(xué)的策略探討”（課題編號(hào)：wysjxxj2023093）的研究成果。

（宋行軍）