STEAM視域下小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科融合教學(xué)策略研究

STEAM教育作為跨學(xué)科融合的教學(xué)模式，有機融合了人文藝術(shù)和科學(xué)技術(shù)，基于實際問題和現(xiàn)實情境，以協(xié)作實踐為路徑，實現(xiàn)多學(xué)科統(tǒng)整。STEAM教育理念和新課標(biāo)在跨學(xué)科融合、探究實踐和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)解決社會現(xiàn)實問題等多個關(guān)鍵點上存在共通之處，因此，STEAM教育理念能夠為小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科融合教學(xué)提供符合新課標(biāo)要求的有效指引，把握STEAM教學(xué)理念的優(yōu)勢，探索STEAM教學(xué)理念和小學(xué)科學(xué)的融合，有助于驅(qū)動跨學(xué)科整合學(xué)習(xí)，培養(yǎng)具備核心素養(yǎng)的綜合型人才。

一、STEAM教育的核心

為順應(yīng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才需求的變化，美國學(xué)者格雷特·亞克門在STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）的基礎(chǔ)上，將人文藝術(shù)融入到科學(xué)藝術(shù)中，提出了STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育理念，構(gòu)建了STEAM教育框架。

STEAM教育在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，采取跨學(xué)科的方法，通過工程和藝術(shù)解讀科學(xué)和技術(shù)。在教育理念上，STEAM教育將分散、獨立的不同學(xué)科進行整合，破除學(xué)科之間的藩籬，引導(dǎo)學(xué)生從不同的視角捕捉學(xué)科之間的聯(lián)系，以科學(xué)知識認(rèn)識世界，以工程技術(shù)改造世界，以人文藝術(shù)豐富世界的同時優(yōu)化、理解與應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。在學(xué)習(xí)方式上，STEAM教育采用項目學(xué)習(xí)，依據(jù)社會現(xiàn)實創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵學(xué)生根據(jù)能力分層級進行合作探究，解決生活中的現(xiàn)實問題。以項目活動和問題學(xué)習(xí)為路徑，STEAM教育引導(dǎo)學(xué)生在創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)活動中進行“做什么”“為什么做”“誰來做”“怎么做”的跨學(xué)科綜合性思考，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思辨及協(xié)作實踐能力。

二、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中踐行STEAM教育的可能性與價值

（一）在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中踐行STEAM教育的可能性

1.課程目標(biāo)指向一致。

小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)細化了科學(xué)課程的實施要求，課程目標(biāo)指向培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，以課程目標(biāo)和學(xué)業(yè)質(zhì)量為評價標(biāo)準(zhǔn)，注重學(xué)生的過程性考核和綜合性考核。STEAM教學(xué)設(shè)計提倡在項目學(xué)習(xí)活動中聚焦具體的現(xiàn)實問題進行設(shè)計、改進、解決，并關(guān)注教學(xué)過程，以教學(xué)過程卡的形式留存教學(xué)證據(jù)，記錄學(xué)生項目組織和實施的過程。STEAM能力是一種以解決實際問題為目的的跨學(xué)科融合能力，幫助學(xué)習(xí)者在學(xué)科整合過程中提高科學(xué)素養(yǎng)，其與核心素養(yǎng)能力相輔相成、相互促進。在科學(xué)教學(xué)課程目標(biāo)上，二者的教育目的存在一致性，均指向人的全面發(fā)展。

2.與課程內(nèi)容相適應(yīng)。

新課標(biāo)實施后，小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容隨之變化。在內(nèi)容選擇上，打破了原有領(lǐng)域之間的界限，更加注重知識點之間的綜合性聯(lián)系。在內(nèi)容表述上，強調(diào)創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境及開展豐富多樣的學(xué)習(xí)活動。在內(nèi)容變化上，優(yōu)化了內(nèi)容的系統(tǒng)性，遵循不同年齡階段的學(xué)生思維發(fā)展的特點，循序漸進地貫穿復(fù)雜的科學(xué)知識。同時將“科學(xué)探究”更新為“探究實踐”，即將“技術(shù)與工程”納入課程內(nèi)容，要求學(xué)生具備手工制作能力。相對應(yīng)之下，基于核心概念整合學(xué)科知識，引導(dǎo)學(xué)生踐行工程實踐，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，既是STEAM學(xué)科教育的研究共識，又是STEAM教育研究和課程整合的發(fā)展方向。因此，在課程內(nèi)容上，二者相互協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)。

（二）在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中踐行STEAM教育的價值

1.培養(yǎng)學(xué)生體現(xiàn)STEAM能力的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

小學(xué)是兒童科學(xué)素養(yǎng)培育和形成的關(guān)鍵期，科學(xué)課程是形成科學(xué)核心素養(yǎng)的主要陣地和重要載體。STEAM教學(xué)融入小學(xué)科學(xué)課程，能夠幫助學(xué)生在科學(xué)知識和概念的應(yīng)用中完成知識的內(nèi)化，在不斷的質(zhì)疑和推論中形成創(chuàng)新思維，在合作與探索中提高交流溝通的能力，在項目反思中樹立認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。最終，從“科學(xué)觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“科學(xué)探究與交流”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個維度，培養(yǎng)學(xué)生具備體現(xiàn)STEAM能力的科學(xué)核心素養(yǎng)。

2.提高學(xué)生的合作探究實踐能力。

科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式，新課標(biāo)從要求學(xué)生具備科學(xué)探究能力上升為學(xué)生要有合作開展探究實踐的能力。合作探究往往需要花費更多的時間和準(zhǔn)備材料，在STEAM教學(xué)活動中，教師可以通過“教學(xué)過程卡”，安排教育活動過程，讓學(xué)生明確探究實踐中有什么（實踐要素和材料）、做什么（任務(wù)分配）、用什么（設(shè)備及工具）、學(xué)什么（發(fā)現(xiàn)）。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)形式，通過STEAM教學(xué)活動設(shè)計，教師可以更好地通過項目實踐引導(dǎo)學(xué)生進行小組合作，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、制定計劃、解決問題并進行反饋總結(jié)，以提高學(xué)生在項目活動中的主觀能動性，鍛煉學(xué)生的協(xié)作溝通能力、發(fā)現(xiàn)探索能力及動手實踐能力。

3.啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維。

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當(dāng)前教育的重要戰(zhàn)略，而當(dāng)前學(xué)生普遍缺乏的也恰恰是創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。科學(xué)探究項目常常因缺乏好的興趣切入點而無法激發(fā)學(xué)習(xí)者在探究過程中的創(chuàng)新能動性，以致創(chuàng)新素養(yǎng)難以養(yǎng)成。STEAM教育融入藝術(shù)，豐富了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的趣味性，同時以現(xiàn)實問題為基點，引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”，在動態(tài)的過程中，反復(fù)試驗和修正，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在STEAM教學(xué)活動設(shè)計流程的第三個階段改進階段中，教師通過“教學(xué)過程卡”收集學(xué)生對實踐安排的意見和建議，鼓勵學(xué)生思考如何維持活動的有效性和可持續(xù)性，能夠幫助學(xué)生形成批判思維和創(chuàng)新能力。

三、STEAM視域下小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科融合教學(xué)策略

（一）融入人文知識，培養(yǎng)科學(xué)人文并重的復(fù)合型人才

人文知識對應(yīng)STEAM教育理念中的藝術(shù)，在科學(xué)教育融入人文知識是STEAM視域下小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科融合教學(xué)的具體實踐。科學(xué)與人文相輔相成、相互促進。小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)積極探索兩者的結(jié)合點，在傳播科學(xué)知識的同時，適當(dāng)融入相關(guān)的人文社科信息，從而使知識更加立體豐滿，為構(gòu)造學(xué)生的綜合知識體系打下堅實基礎(chǔ)。小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中融入人文知識，不但可以讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)科學(xué)知識，也可以提升學(xué)生的人文素養(yǎng)，進而達到促進學(xué)生全面、全方位發(fā)展的目的，最終培養(yǎng)學(xué)生成為科學(xué)人文并重的復(fù)合型人才。

例如：在進行“水的科學(xué)”的教學(xué)時，除了要講述水的組成成分、水的形態(tài)、水的表面張力等基本的科學(xué)問題外，教師可以以講故事的形式引入其他的人文知識。就社會層面而言，教師可以談及非洲兒童面臨水資源短缺的問題，從而引導(dǎo)學(xué)生珍惜水資源，樹立節(jié)約每一滴水的意識。就歷史層面而言，可以引入大禹治水的故事，讓學(xué)生了解“三過家門而不入”的典故，學(xué)習(xí)中華民族以人為本、求實創(chuàng)新、艱苦奮斗、不畏艱險的精神。就地理層面而言，可以由水?dāng)U展到江河、湖泊、海洋，向?qū)W生介紹我們的母親河黃河、發(fā)源于青藏高原流入東海的長江，我國第一大湖青海湖、第一大淡水湖鄱陽湖，渤海、黃海、東海、南海等我國周圍海域，使學(xué)生進一步認(rèn)識熟悉我國的地理環(huán)境。通過上述相關(guān)人文知識的引入，科學(xué)知識變得更加鮮活，提升了學(xué)生的人文素養(yǎng)，進一步豐富了學(xué)生的綜合知識。

（二）立足社會現(xiàn)實，在項目實踐中解決現(xiàn)實問題

STEAM教育理念突出強調(diào)教育活動要基于現(xiàn)實，并緊密聯(lián)系社會生活，以培養(yǎng)有助于解決社會現(xiàn)實問題的創(chuàng)新型人才。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要有力踐行STEAM教育理念，從現(xiàn)實出發(fā)，結(jié)合實際問題，將科學(xué)學(xué)科知識和現(xiàn)實問題相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)富有吸引力的真實的問題情境，以解決問題為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生參與項目探究的興趣和主動性。教師可以依托項目實踐活動，圍繞問題創(chuàng)設(shè)情境，將科學(xué)知識與游戲、故事、生活場景、角色扮演等結(jié)合起來，借助具體的情境，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動已有經(jīng)驗，融入場景去理解、分析問題，尋找解決問題的方案。如此既可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，又可以促使學(xué)生在具體情境中聯(lián)系社會，鍛煉多學(xué)科知識交叉應(yīng)用于實際問題的能力。

例如：在“我們面臨的環(huán)境問題”一課的教學(xué)中，課程目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生樹立保護環(huán)境的理念，并能夠針對現(xiàn)實生活中存在的環(huán)境問題提出自己的解決思路，培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實問題的能力。首先，教師可以讓學(xué)生分組去調(diào)研目前存在的環(huán)境污染問題，包括污水污染、垃圾污染、空氣污染和噪聲污染等。其次，學(xué)生在明確現(xiàn)實環(huán)境污染問題后，進一步了解環(huán)境污染帶來的危害。通過查找資料或者咨詢家長的方式，整理出相對應(yīng)的解決方案。最后，教師對各小組提出的環(huán)境問題及其解決方案進行點評分析，并強調(diào)環(huán)保的重要性。由此可見，將現(xiàn)實問題融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生提出問題、解決問題的能力。

（三）采用藝術(shù)方式，將抽象科學(xué)知識形象化

STEAM是在STEM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，由此可見藝術(shù)的重要性，因此在STEAM理念指導(dǎo)下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)要充分考慮并融合藝術(shù)因素。一般而言，科學(xué)知識本身是抽象的、枯燥的，學(xué)生學(xué)習(xí)興致低，理解困難。為解決上述問題，教師可以考慮采用藝術(shù)的方式來講述抽象枯燥的科學(xué)知識，使其變得更加形象具體，讓學(xué)生更容易接受理解?；赟TEAM教育理念，實現(xiàn)藝術(shù)與科學(xué)在小學(xué)教學(xué)上的融合，有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的觀念。此外，也有利于提升學(xué)生認(rèn)識美、欣賞美、學(xué)習(xí)美的能力，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成正確的審美觀。

例如：在講授“聲音”一課時，任課教師可以選擇采用“藝術(shù)+科學(xué)”融合的方式來授課。首先，通過播放不同類型的音樂來讓學(xué)生認(rèn)識高、中、低音，既能使學(xué)生對音域有初步的了解，又能培養(yǎng)學(xué)生對音樂的鑒賞能力。接下來，可以據(jù)此進行拓展，讓學(xué)生畫出他們認(rèn)為的可以發(fā)出美妙聲音的物體和能夠制造噪聲的東西，引導(dǎo)學(xué)生對分貝的認(rèn)識，提升學(xué)生的繪畫和想象能力。最后，讓學(xué)生通過小組表演的形式來闡述自己對聲音的理解，具體的形式可以是唱歌、跳舞、講故事等，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及對科學(xué)的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和小組協(xié)作能力?？傊?，藝術(shù)與科技在以STEAM為基礎(chǔ)的小學(xué)教學(xué)框架下的碰撞融合可以將抽象的知識具體化、形象化，為科學(xué)學(xué)科的授課提供新思路。

（四）結(jié)合工程實踐，在做中學(xué)習(xí)科學(xué)原理

STEAM教育理論要求教師重視工程與技術(shù)的重要價值，注重引導(dǎo)學(xué)生動手做、做中學(xué)、學(xué)中思，幫助學(xué)生在工程實踐中更加深入地理解和應(yīng)用科學(xué)原理。理論技術(shù)指導(dǎo)工程實踐，工程實踐驗證理論技術(shù)。理論技術(shù)和工程實踐密不可分，教師要引導(dǎo)學(xué)生將課本上的理論知識運用到工程實踐中，并根據(jù)具體實踐中遇到的問題反思理論技術(shù)的學(xué)習(xí)。這樣既可以幫助學(xué)生更深層次地學(xué)習(xí)科學(xué)理論知識，又可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師需要根據(jù)項目活動主題，指導(dǎo)學(xué)生分階段動手制作，在工程制作的過程中訓(xùn)練學(xué)生的工程思維和動手能力，在實踐中進一步學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)原理。

以青教版小學(xué)科學(xué)課程“制作磁懸浮筆架”一課為例，該課通過讓學(xué)生動手制作磁懸浮筆架，理解磁極“同極相斥，異極相吸”的科學(xué)原理，感受磁極在生活中的應(yīng)用。教師指導(dǎo)學(xué)生進行磁懸浮筆架的工程實踐活動，可分為三個階段：準(zhǔn)備階段、實施階段和反思階段。第一，準(zhǔn)備階段：教師指導(dǎo)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，選擇實踐活動所需的材料、工具等，學(xué)生通過小組分析、選擇、討論最終由學(xué)生自主確定活動所需的材料及工具。該過程可以鍛煉學(xué)生的邏輯思考能力及抉擇能力。第二，實施階段：在教師指導(dǎo)下，學(xué)生嘗試?yán)盟x材料及工具完成工程制作。在此階段，教師引導(dǎo)學(xué)生思考每一種材料應(yīng)當(dāng)用在何處以及制作完成后想要達到的效果，并據(jù)此擬定計劃，嘗試制作。經(jīng)過反復(fù)地嘗試和調(diào)整，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和動手實踐能力。第三，反思階段：學(xué)生展示作品，相互交流，分享制作經(jīng)驗和改進建議。教師引導(dǎo)學(xué)生反思自己在工程制作的全過程中遇到了哪些困難，是如何解決這些困難的，認(rèn)為最有趣的點在哪里，以及學(xué)到了什么知識等。通過反思，學(xué)生可以將實踐過程中涉及的不同學(xué)科知識進行串聯(lián)，既鞏固了知識原理，又鍛煉了批判思維能力。

四、結(jié)束語

STEAM教育與新課標(biāo)下的小學(xué)科學(xué)教育方向一致，STEAM教育能夠指導(dǎo)小學(xué)科學(xué)優(yōu)化教學(xué)效果，達成課程目標(biāo)。因此，在STEAM教育與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相融合的過程中，教師可通過多重路徑，在STEAM教育的指導(dǎo)下進行教學(xué)模式探索，依據(jù)現(xiàn)實問題做好跨學(xué)科項目活動設(shè)計，針對不同課程內(nèi)容、不同學(xué)生采取不同的教學(xué)方式，進行個性化教學(xué)，在課程之中融入人文底蘊，從現(xiàn)實問題出發(fā)，結(jié)合藝術(shù)的形式，通過工程實踐引導(dǎo)學(xué)生深入體會科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)多學(xué)科的融合，以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維，提高學(xué)生的探索實踐能力及創(chuàng)新思辨能力，在掌握科學(xué)原理的同時也能夠領(lǐng)會科學(xué)背后的責(zé)任和態(tài)度，最終應(yīng)用科學(xué)原理解決現(xiàn)實問題。

（徐德明）