STEAM理念在小學科學教學中的應用

摘 要：小學科學教師應用STEAM教育理念開展多樣化的授課活動，既可以豐富課程教學內容，培養(yǎng)學生的跨學科探究意識，拓展他們自主探究知識的思路，也可以培養(yǎng)學生正確的科學觀念，提升其靈活運用技術思維、工程思維、數學思維的能力。對此，闡述了STEAM理念的內涵和核心特征，分析了STEAM理念在小學科學課程中的應用原則，并探究了小學科學課程應用STEAM教育理念的具體措施，以提升教學效果。

關鍵詞：小學科學；STEAM理念；跨學科；科學素養(yǎng)

傳統(tǒng)的以知識講解和實驗示范為主要授課方式的科學課程教學，已經不能滿足當前的教育要求。對此，小學科學教師需要優(yōu)化授課思路和教學方式，巧妙應用STEAM教育理念，創(chuàng)建融合科學、技術、工程、藝術、數學五大學科內容的自主探究活動，讓學生通過完成各種跨學科探知任務，更加扎實地掌握科學知識與技能，同時，形成正確的科學觀念和良好的人文素養(yǎng)。

一、STEAM理念概述

STEAM由科學、技術、工程、藝術、數學五門學科的英文單詞首字母組合而成，指融合上述五大學科領域內容，以學生為主體，以自主探知、實踐認知為主要途徑，以提高學生綜合學習能力及綜合素養(yǎng)為目的的一種跨學科式知識教育理念。在STEAM理念的指導下，教師需要通過開展有效的教學活動，幫助學生樹立正確的科學觀念，提高其技術技能和合理運用工程思維的能力，使其形成良好的人文藝術素養(yǎng)，同時，提升其科學推理、高效計算、深度分析的水平，增強其跨學科認知意識、自主學習與實踐能力，提高其學科綜合素養(yǎng)。

二、STEAM理念的核心特征

（一）跨學科性

STEAM理念具有跨學科性特征。在應用這一理念的過程中，教師需要將科學、技術、工程等學科領域的內容與所要教授的學科知識進行科學整合，通過創(chuàng)建多元化知識探索活動，讓學生對各學科知識進行融會貫通，使其能夠綜合運用各類知識與技能進行高效學習與實踐。

（二）體驗性

STEAM理念具有體驗性特征，這意味著教師在應用STEAM理念開展教學活動時，需要給予學生更加自由、更加廣闊、更加開放的體驗式學習空間，讓他們充分發(fā)揮主觀能動性，通過參與各種動手、動腦、實操類體驗探知活動，提高自主學習能力，提升實踐認知、體驗認知和解決問題的水平，獲取更多的過程性知識。

（三）情境性

STEAM教育理念的情境性特征指的是教師需要通過創(chuàng)建各種實踐探知活動，讓學生將所獲得的知識靈活應用于具體情境之中，進而更加高效地解決相關問題。另外，教師要讓學生在不同的認知情境中，結合跨學科元素對課程知識進行深度理解和精準辨識，從而提升情境化學習的效果。

三、STEAM理念在小學科學課程中的應用原則

（一）主體性原則

小學科學教師在應用STEAM教育理念時，需要遵循主體性原則，為學生創(chuàng)造靈活、自主、開放的學習空間，激活他們的主觀能動性，使其自覺地對學科知識進行探索與研究。另外，教師在設計跨學科探知活動時，需要考慮到班級學生的成長特點和發(fā)展規(guī)律，既不能設置超出其當前學習能力的探知任務，也不能布置太過簡單的學習任務，要使其通過完成跨學科探知任務，逐漸提高個人綜合能力。

（二）整合性原則

在STEAM理念的指導下，小學科學教師需要遵循整合性原則來設計授課活動。教師要在授課過程中引導學生綜合工程、數學、藝術等多學科領域的內容進行知識探究，讓他們在尋求解決問題的方式與方法的同時，提升融會貫通的能力。

四、小學科學課程應用STEAM理念的具體措施

（一）融合STEAM理念，制訂課程教學方案

科學教師在開展以STEAM理念為基礎的融合教育活動之前，需要根據當前班級學生的成長特點、求知需求、學習能力、思維水平等，合理設計跨學科教學方案，為高效開展科學教育奠定良好基礎［1］。

以蘇教版科學一年級下冊第四單元第11課“多姿多彩的植物”為例，教師需要根據實際學情，結合STEAM理念，設計合理的跨學科授課方案。例如，教學目標：（1）觀察校園樹木，測量樹干粗細，認知植物基本特征；（2）觀察真花和假花，探究兩者的區(qū)別，探尋植物共有的特征。教學環(huán)節(jié)設計：（1）教師利用多媒體展示各種植物的圖片，引導學生進行細致觀察，初步了解植物的特點；（2）教師帶領學生觀察、觸摸、測量校園中的植物，讓他們將各種植物繪制在畫本上，突出不同植物的特點，同時，制作植物生長要素表格，了解植物生長所需要的各種元素；（3）教師讓學生分辨真假花卉，總結植物共有的特征。此方案中融入了科學、數學、藝術、工程等領域的知識與技能，若能有效實施這一方案，不僅可以提高學生的學習質量，還能提升其跨學科學習的能力。

（二）應用STEAM理念，開展多樣的教學活動

1.構建問題探知情境，培養(yǎng)科學探究意識

“授人以魚，不如授人以漁?！北绕鹬苯咏淌趯W生學科知識，不如讓他們掌握正確的知識探究方法，擁有較強的自主學習能力，運用適合自己的學習方法自主學習各類知識?；诖耍谝許TEAM理念為基礎的科學課程教學中，教師為了培養(yǎng)學生科學探知的意識，提高他們自主思考、自主認知的能力，可以結合單元內容構建問題教學情境，讓學生通過循序漸進地解答問題，實現(xiàn)對單元知識的透徹理解。另外，教師可以借助問題引導，幫助學生掌握更加高效、科學、適合自己的學習方法，從而真正提高他們的學習能力，使他們形成正確的認知觀念和良好的探知意識［2］。

以蘇教版科學二年級下冊第一單元第3課“神奇的新材料”為例，本課要求學生通過探索生活中各種奇特的現(xiàn)象，了解人們研發(fā)的各種新材料，知道新材料在實際生活中的用途和作用，認識到科學發(fā)明的意義，從而形成正確的科學觀念和探知意識。對此，教師可以結合生活現(xiàn)象，融合STEAM理念，創(chuàng)設問題探知情境，讓學生運用各領域知識解答情境中的問題，達成上述課程目標。例如，教師先用多媒體播放兩個生活中的視頻，即荷葉滾水珠視頻、蠟燭灰上滾水珠視頻，讓學生觀察水珠在滾動過程中出現(xiàn)的奇特現(xiàn)象，并回答以下問題：（1）水珠在荷葉上和在蠟燭灰上滾動時出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？（2）此種現(xiàn)象有哪些特點？之后，教師再根據學生的答案引出與新型納米技術材料相關的知識，并提出思考題，如納米材料的特點是什么？納米材料與荷葉滾水珠現(xiàn)象有哪些關聯(lián)？納米材料可以起到哪些作用？人們可以將納米材料應用到哪些領域之中？針對上述問題，教師需要引導學生結合科學現(xiàn)象、生活現(xiàn)象，運用想象思維、遷移思維、技術思維進行思考和解答。此外，教師還可以拓寬學生的認知視野，讓他們自主分析鋼化玻璃、隱形飛機、復合木材等新材料的特點及用途，借此培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。

2.探究內在發(fā)展規(guī)律，提高邏輯思維能力

科學教學不僅要讓學生知道各種科學現(xiàn)象的基本概念和基本理論，還要讓他們了解現(xiàn)象發(fā)生的內在邏輯和原理，知道其發(fā)展規(guī)律，從而透徹理解科學知識，真正掌握相關理論的本質內涵。對此，教師可以應用STEAM理念，利用各種圖表工具，開展深度探知活動，以此來培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和深度學習能力，提升其科學學習的質量［3］。

以蘇教版科學三年級下冊第一單元“植物的一生”為例，此單元講述了植物從種子發(fā)芽，到幼苗長大，再到開花結果的生長過程。教師為了讓學生真正了解植物生長的規(guī)律，掌握植物各個生長階段的相關知識，可以利用多媒體課件，結合數學學科知識開展規(guī)律探究活動，從而培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，提升其認知能力。教師可以用多媒體設備播放黃瓜和番茄這兩種植物的生長過程視頻，采用輔助性講解的方式，讓學生知道種子發(fā)芽所需的條件、植物根莖葉的作用、不同植物開花的特點、植物常見傳粉方式、不同植物果實的特征等知識。之后，教師再引導學生運用數據統(tǒng)計表、生長過程表、條形統(tǒng)計圖等圖表工具，記錄視頻中植物的整個生長周期，通過分析圖表中的各種數據，發(fā)現(xiàn)植物生長的規(guī)律。比如，種子發(fā)芽一般需要多長時間、植物傳粉需要在多長時間內完成、植物從開花到結果一般會經歷多長時間等。教師結合圖表工具開展規(guī)律探尋活動，既可以加深學生對植物生長知識的認識，又能培養(yǎng)他們的邏輯思維能力，提升其探尋規(guī)律的效率。

3.開展任務驅動活動，提高工程思維能力

在STEAM理念的指引下，科學教師需要更加注重培養(yǎng)學生工程領域方面的認知思維，讓他們形成較強的實踐探知意識，并通過動手操作、親身體驗的方式，真正理解科學知識，進而提高其工程思維和實踐認知的能力。針對上述教學目標，教師可以組織小組合作學習活動，布置實踐操作類任務，讓學生在協(xié)同合作、親自操作的過程中理解相關知識，掌握相關技能，提升實踐認知的效果［4］。

以蘇教版科學四年級上冊第四單元第12課“點亮小燈泡”為例，本課教學目標是讓學生了解簡單電路的基本組成元件，掌握正確連接基本元件的方法，能夠用所學知識制作簡單的電路。在教學過程中，教師先把班級學生分成多個小組，再讓各組成員合作探究電路知識，完成實操任務。教師讓各小組觀察一幅簡單的閉合電路示意圖，引導他們討論圖中包含了哪些電路基本元件，分析各元件的作用以及各元件之間的關系。比如，開關用來控制電路的通斷，導線用來連接供電設備和燈泡，電池用來給燈泡供電等。然后，教師需要引導各組學生運用工程思維自行設計實踐操作方案，使其根據方案制作能使燈泡發(fā)亮的電路。在實操過程中，各組學生不僅要明確分工，相互配合，還要依據閉合電路示意圖，根據各元件的實際作用，合理連接各個元件，從而制作出一個能用開關控制小燈泡亮和滅的簡單閉合電路。這一活動不僅可以提高學生動手實踐與合作學習的能力，還能有效培養(yǎng)他們的工程思維，提升其跨學科探知的水平。

4.注重技術技巧教學，培養(yǎng)技術運用意識

科學教師需要引導學生運用各類技術，解決相關的理論問題，培養(yǎng)他們利用技術驗證猜想的意識，提升其靈活運用技術的能力，提高他們自主學習的質量。另外，教師需要在授課過程中指導學生正確運用各種技能，讓他們掌握更加高效的猜想、推理、驗證的方法，在提高教學效率的同時，使STEAM理念發(fā)揮出其應有的作用。

以蘇教版科學四年級上冊第三單元第10課“摩擦力”為例，教師為了讓學生真正理解摩擦力的含義，知道摩擦力的作用，正確測量摩擦力，可以開展猜想驗證活動。首先，教師借助生活事物展示物體在運動過程中受到摩擦力阻礙的現(xiàn)象，讓學生初步了解摩擦力的特點，理解其概念。而后，教師引導學生針對摩擦力提出相關問題和個人猜想，如“摩擦力大小與物體運動有著怎樣的關系？”“摩擦力越大，運動阻力越大”等。然后，教師再讓學生利用木塊、滑輪、繩索等工具開展實驗進行驗證，得出正確結論。通過驗證猜想，學生既可以加深對摩擦力知識的認識，也可以有效提高運用技術技能的能力。

5.體會科學世界的美感，培養(yǎng)科學人文素養(yǎng)

小學科學教師不僅要培養(yǎng)學生的學科能力，使其扎實掌握各單元重難點知識，樹立正確的科學觀念，還要從素養(yǎng)教育視角出發(fā)，培養(yǎng)學生的審美意識，提升其探尋美、感知美、品味美的能力，使其發(fā)現(xiàn)各種富有美感的科學現(xiàn)象，體會到自然科學、人文科學的無限魅力，從而形成良好的科學人文素養(yǎng)。為了達到這一教學效果，教師可以運用STEAM理念，結合各種藝術元素，開展科學美感感知活動［5］。

以蘇教版科學五年級上冊第三單元第9課“地球的表面”為例，學生需要通過課程學習，了解地球表面的相關知識，知道形態(tài)多樣的陸地地形和海底地形，能夠根據各種地形特點制作地表立體模型。在運用STEAM理念的過程中，科學教師可以組織小組制作模型活動，讓學生通過制作立體模型感受到自然環(huán)境的美感，使其更加扎實地記憶各種地形的特點。對此，教師先對班級學生進行合理分組，給每組提供地形圖、紙板、海綿、泡沫板、丙烯等制作材料。之后，鼓勵各小組根據地形圖上各種地形的特點，自行制作地形的立體模型。在制作過程中，學生不僅可以加深對高原、平原、山地、盆地、丘陵等地形的認識，還能感受到各種地形的美感。學生通過參與模型制作活動，既提高了動手實踐和自主探索知識的能力，又提高了審美感知能力，體會到了大自然的魅力，從而形成良好的審美素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

結語

綜上所述，小學科學教師若想提升課程教學的綜合性、有效性、豐富性和實用性，可以應用STEAM理念開展多樣化的跨學科探知活動，引導學生運用多學科領域知識與技能進行學習與實踐，提高他們的認知水平和綜合學習能力。

［參考文獻］

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作者簡介：葛加琴（1991—），女，江蘇省如皋市安定小學。