將STEM教育理念滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

〔摘" "要〕" 為契合創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，將STEM教育理念與之融合。本文先剖析STEM教育理念核心要義，強(qiáng)調(diào)學(xué)科深度融合，同時(shí)調(diào)研小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，指出存在學(xué)科壁壘、教學(xué)方法機(jī)械等問題，探究融合的適配性。隨后采用情境創(chuàng)設(shè)、問題導(dǎo)向、學(xué)科融合、多元評價(jià)等策略展開教學(xué)實(shí)踐，以“植物的一生”“聲音”單元教學(xué)“自制光影夢幻科技館”“DIY星際探索基地模型構(gòu)建及演示”等為例。結(jié)果表明，該融合打破學(xué)科界限，激發(fā)學(xué)生探索熱情，提升其創(chuàng)新思維、實(shí)踐技能與協(xié)作精神等素養(yǎng)，不過教學(xué)策略仍需持續(xù)完善。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；STEM教育理念；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）21" " 0070-03

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展、全球競爭日益聚焦于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的時(shí)代背景下，小學(xué)科學(xué)教育承載著啟蒙學(xué)生科學(xué)思維、塑造創(chuàng)新能力與培育綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵使命。作為科學(xué)教育的核心組成部分，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再局限于傳統(tǒng)知識傳授與技能訓(xùn)練，而是迫切需要融入前沿教育理念，以契合新時(shí)代學(xué)生發(fā)展需求。STEM 教育理念應(yīng)運(yùn)而生，打破學(xué)科界限，強(qiáng)調(diào)科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）與數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的深度融合，旨在通過真實(shí)情境問題驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識與技能解決復(fù)雜問題，培育跨學(xué)科思維及實(shí)踐能力。這種理念與小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，恰似為其注入源頭活水，賦予傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新的生命力與延展性。

一、將STEM教育理念滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分析

（一）STEM教育理念核心要義剖析

STEM 教育絕非簡單地將科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四門學(xué)科加以堆砌，其精髓在于深度融合?？茖W(xué)作為探索自然規(guī)律、揭示原理知識的基石，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識世界運(yùn)行機(jī)制；技術(shù)是運(yùn)用科學(xué)知識達(dá)到實(shí)用目標(biāo)的手段，如利用3D打印技術(shù)具象化創(chuàng)意設(shè)計(jì)；工程側(cè)重于設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施系統(tǒng)方案，從規(guī)劃一座小型生態(tài)花園布局到搭建穩(wěn)固結(jié)構(gòu)皆涵蓋其中；數(shù)學(xué)則提供量化分析、邏輯推理與模型構(gòu)建工具，計(jì)算植物生長周期數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)承重比例時(shí)數(shù)學(xué)不可或缺。四門學(xué)科相互交織，如解決太陽能熱水器效能優(yōu)化問題，需科學(xué)闡釋光熱轉(zhuǎn)換原理（科學(xué)），借助電子測溫、智能調(diào)控裝置（技術(shù)），依循工程流程設(shè)計(jì)改良裝置結(jié)構(gòu)（工程），精準(zhǔn)計(jì)算采光面積、能量轉(zhuǎn)化率等數(shù)據(jù)（數(shù)學(xué)）。此融合旨在培育學(xué)生高階思維，遇復(fù)雜問題能抽絲剝繭、綜合施策，而非孤立應(yīng)對，塑造跨學(xué)科理解與運(yùn)用能力，契合未來多元融合職場與創(chuàng)新社會需求，為終身學(xué)習(xí)鋪就思維底色。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)研

當(dāng)下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定成果，部分學(xué)校能依教材開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生初步興趣。但問題亦突出，學(xué)科壁壘森嚴(yán)成為首要問題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)常局限于單一學(xué)科，如生物實(shí)驗(yàn)鮮涉物理力學(xué)知識輔助，知識呈碎片化，學(xué)生難建完整認(rèn)知圖式。教學(xué)方法多“照方抓藥”，按部就班講解步驟，學(xué)生機(jī)械模仿，抑制探究熱情，缺乏自主提問、設(shè)計(jì)改進(jìn)環(huán)節(jié)，如電路連接實(shí)驗(yàn)，學(xué)生未深思不同接法對電路功能影響便倉促操作。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生活斷層，多圍繞教材經(jīng)典卻疏離日常體驗(yàn)，如研究滑輪組省力原理，未關(guān)聯(lián)生活中電梯、晾衣架機(jī)械構(gòu)造，致學(xué)生難以遷移應(yīng)用；資源匱乏也成阻礙，專業(yè)器材不足、實(shí)驗(yàn)室難滿足分組需求，新興技術(shù)教具如VR虛擬實(shí)驗(yàn)資源稀缺，且鄉(xiāng)村學(xué)校尤甚，師資專業(yè)局限，難以駕馭跨學(xué)科深度教學(xué)，常顧此失彼，削弱實(shí)驗(yàn)教學(xué)育人成效。

（三）融合驅(qū)動因素及適配性探究

小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展如待墾沃土，具強(qiáng)烈好奇心、直觀形象思維主導(dǎo)特征，恰與 STEM融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)天然適配。此階段兒童對周遭新奇現(xiàn)象敏感，如追問雨后彩虹成因、玩具車動力奧秘，STEM實(shí)驗(yàn)?zāi)軐⒊橄笠蓡柧呦蠡?，借趣味?xiàng)目如自制彩虹模擬裝置（融合光學(xué)與材料技術(shù)）、電動小車改裝競賽（涉及電路與機(jī)械工程），將知識“打包”嵌入，滿足求知欲，知識獲取更主動。新時(shí)代科技高速發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)等重塑生活，社會渴求創(chuàng)新復(fù)合型人才，小學(xué)作為素養(yǎng)啟蒙關(guān)鍵期，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無力承載多元能力塑造重任。STEM融合模式恰逢其時(shí)，模擬智能垃圾分類系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生研習(xí)傳感原理（科學(xué)）、編程控制（技術(shù)）、設(shè)備組裝（工程）及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（數(shù)學(xué)），于童年植入創(chuàng)新與綜合能力種子，順應(yīng)時(shí)代潮流，接軌后續(xù)學(xué)業(yè)進(jìn)階，為未來投身科技前沿、社會創(chuàng)新備下潛力素養(yǎng)根基，是小學(xué)教育面向未來轉(zhuǎn)型的必由之路。

二、將STEM教育理念滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑

（一）情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)探索內(nèi)驅(qū)力

情境創(chuàng)設(shè)策略在基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與探索欲望的關(guān)鍵起始點(diǎn)。小學(xué)生處于認(rèn)知發(fā)展的初期，形象思維占據(jù)主導(dǎo)，具體、生動且富有生活氣息的情境能夠迅速吸引他們的注意力，使其仿若身臨其境般融入知識探索之旅。從教育心理學(xué)角度而言，情境為學(xué)生搭建起了連接抽象知識與實(shí)際生活的橋梁，讓原本孤立的科學(xué)概念、復(fù)雜的技術(shù)手段、系統(tǒng)的工程架構(gòu)以及精確的數(shù)學(xué)原理，轉(zhuǎn)化為情境之中切實(shí)可感、觸手可及的任務(wù)元素。

就拿教科版科學(xué)三年級下冊“植物的一生”單元教學(xué)來講，教師精心構(gòu)筑了“植物魔法莊園拯救行動”這一情境。神秘的魔法莊園里，各類植物幼苗莫名萎靡不振，亟待學(xué)生施展“魔法”施救。實(shí)驗(yàn)起始，學(xué)生滿懷好奇地檢測土壤肥力，手持簡易檢測試劑，細(xì)致比對酸堿度試紙變色情況，挖掘植物生長不良的土壤科學(xué)因素；緊鑼密鼓地開啟改良行動，親手調(diào)配有機(jī)肥料，掌控發(fā)酵技術(shù)要點(diǎn)，操作小型翻耕工具疏松土壤，熟練掌握一系列農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)操；工程規(guī)劃上，依據(jù)不同植物光照、水分需求特性，巧妙布局莊園種植區(qū)域，精心設(shè)計(jì)灌溉溝渠走向，保障每株植物都能享受適宜生長條件；數(shù)學(xué)計(jì)算更是貫穿全程，精準(zhǔn)核算每日澆水量、施肥周期時(shí)長，依據(jù)植物生長速率預(yù)估未來產(chǎn)量，靈活套用面積、體積公式規(guī)劃種植間距與土地利用率。學(xué)生沉浸于這場趣味盎然的植物拯救大冒險(xiǎn)，在情境的浸潤下，知識不再晦澀難懂，實(shí)踐操作得心應(yīng)手，探索熱情持續(xù)升溫。

（二）問題導(dǎo)向，激活思維引擎

問題導(dǎo)向策略仿若強(qiáng)勁引擎，為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在STEM軌道上的疾馳提供核心動力。精心設(shè)計(jì)的一系列由淺入深、邏輯緊密且層層遞進(jìn)的問題，如同閃耀的思維航標(biāo)，巧妙引領(lǐng)學(xué)生沖破知識迷霧，直抵學(xué)科內(nèi)核。小學(xué)生天生好奇心爆棚，恰似敏銳的思維探險(xiǎn)家，而極具針對性、啟發(fā)性的問題恰似誘餌，精準(zhǔn)觸發(fā)他們主動思考、深度鉆研的本能沖動。

例如，在教科版科學(xué)四年級上冊“聲音”單元教學(xué)進(jìn)程中，教師巧妙地拋出問題梯隊(duì)：“校園文藝匯演舞臺音響效果不佳，如何妙手回春？”開篇問題“聲音怎樣在空氣中傳播并產(chǎn)生豐富音效？”瞬間激活學(xué)生對聲波振動特性、頻率振幅關(guān)聯(lián)以及回聲反射原理的探索熱忱，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證聲音傳播規(guī)律，自制簡易聽診器、土電話等趣味小裝置深入感知科學(xué)原理；隨著“哪種新型聲學(xué)材料能優(yōu)化舞臺吸音隔音效果？”跟進(jìn)，學(xué)生馬不停蹄地開啟材料吸音系數(shù)測定、隔音屏障搭建技術(shù)攻關(guān)；“怎樣巧妙布局舞臺音響設(shè)備，確保全場音效均衡無死角？”激發(fā)工程思維大爆發(fā)，綜合權(quán)衡音箱懸掛高度、角度微調(diào)，以及觀眾區(qū)聲學(xué)覆蓋范圍規(guī)劃；收尾“若要升級音響功率，電負(fù)荷提升多少才安全？”驅(qū)使數(shù)學(xué)運(yùn)算強(qiáng)勢登場，歐姆定律、電功率公式信手拈來，精確權(quán)衡功率增幅與電路承載極限。學(xué)生在問題指引下抽絲剝繭、反復(fù)調(diào)試，思維利刃在磨礪中越發(fā)鋒利，實(shí)操技能也日臻嫻熟。

（三）學(xué)科融合，編織知識經(jīng)緯

學(xué)科融合策略無疑是 STEM 教育理念落地生根的核心“編織機(jī)”，細(xì)密編織小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識錦繡。傳統(tǒng)教學(xué)慣于將學(xué)科分而治之，致使知識如一盤散沙，孤立難通。而融合策略秉持整體性、系統(tǒng)性思維，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)視為有機(jī)共生、血脈相連的統(tǒng)一體。

例如，教科版科學(xué)五年級上冊“光”單元拓展項(xiàng)目——“自制光影夢幻科技館”?？茖W(xué)探究階段，學(xué)生像一群執(zhí)著的光學(xué)探險(xiǎn)家，懷揣無盡好奇，全身心投入光的微觀世界中。圍繞光的折射、反射、衍射這些奇妙現(xiàn)象，他們以實(shí)驗(yàn)室為陣地，展開了一系列嚴(yán)謹(jǐn)且趣味十足的實(shí)驗(yàn)。在三棱鏡分光實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生手持三棱鏡，迎著日光仔細(xì)調(diào)整角度，看著那一束白光穿越棱鏡后幻化成斑斕光譜，驚嘆之余，反復(fù)琢磨折射角度與光色分離的微妙關(guān)系，記錄數(shù)據(jù)、對比分析，逐步揭開光色散的神秘面紗；平面鏡成像陣列實(shí)驗(yàn)更是考驗(yàn)?zāi)托呐c細(xì)心，他們小心翼翼地排列多面平面鏡，擺放不同物體，從多角度觀察成像個(gè)數(shù)、大小及位置變化，一次次調(diào)整鏡子間距，一點(diǎn)點(diǎn)明確反射定律在復(fù)雜情境下的運(yùn)用，精準(zhǔn)捕捉光傳播路徑的每一次“轉(zhuǎn)向”，為后續(xù)實(shí)踐鞏固理論根基。技術(shù)實(shí)操維度，親手組裝激光雕刻機(jī)、智能光影秀控制器，精心編寫光影變幻程序代碼，實(shí)現(xiàn)光與影的奇幻互動；工程架構(gòu)環(huán)節(jié)聚焦科技館空間布局，巧妙設(shè)計(jì)光學(xué)展示區(qū)、互動體驗(yàn)區(qū)結(jié)構(gòu)，甄選特種光學(xué)材料打造穹頂光影劇場，確保光線均勻漫射、特效震撼呈現(xiàn)；數(shù)學(xué)精算全程保駕護(hù)航，精確計(jì)算透鏡焦距、光路角度，合理調(diào)配光源亮度、色彩比例，依場館面積與參觀人流量預(yù)估能耗及設(shè)備運(yùn)維成本。學(xué)生分組協(xié)作各展其長，親眼看見知識融合催生創(chuàng)意碩果，沉浸式感受跨學(xué)科力量的磅礴偉力。

（四）多元評價(jià)，校準(zhǔn)成長軌跡

多元評價(jià)策略宛如精準(zhǔn)校準(zhǔn)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)成長軌跡的精密導(dǎo)航羅盤，全力破除傳統(tǒng)單一結(jié)果評價(jià)的狹隘桎梏，全方位、多維度掃描學(xué)生學(xué)習(xí)全程動態(tài)。從時(shí)間跨度審視，既密切關(guān)注學(xué)習(xí)過程的點(diǎn)滴積累與階段性蛻變，又深度考量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)成果品質(zhì)；從能力范疇考量，聚焦知識理解深度、技能實(shí)操熟練度、思維拓展敏捷度、協(xié)作溝通順暢度等多元能力進(jìn)階指標(biāo)；從態(tài)度維度洞察，細(xì)膩捕捉學(xué)生參與熱忱高低、創(chuàng)新精神活躍度、堅(jiān)韌毅力持久度等非智力關(guān)鍵因素。

例如，學(xué)期末綜合測評之際，針對教科版科學(xué)六年級下冊“宇宙”單元重磅項(xiàng)目——“DIY星際探索基地模型構(gòu)建及演示”，評價(jià)流程有條不紊鋪展。小組率先開啟自評模式，依據(jù)創(chuàng)意新奇度、天文知識科學(xué)性、模型結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性、資源利用合理性逐項(xiàng)深度剖析，毫不避諱揭示設(shè)計(jì)建造瑕疵與優(yōu)化空間；繼而班級互評盛大啟幕，各小組巡回觀摩，針對模型天體運(yùn)行模擬精準(zhǔn)度、探測設(shè)備布局合理性、能源供應(yīng)可持續(xù)性等焦點(diǎn)展開激烈爭辯，于觀點(diǎn)碰撞中拓展思維視野；教師壓軸定調(diào)，綜合考量學(xué)生實(shí)驗(yàn)全程參與活躍度、復(fù)雜難題攻克表現(xiàn)力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作協(xié)調(diào)貢獻(xiàn)度審慎打分，精心雕琢個(gè)性化評語，盛贊閃光點(diǎn)，為后續(xù)進(jìn)階精準(zhǔn)導(dǎo)航?；厮萑淘u價(jià)數(shù)據(jù)寶庫，學(xué)生仿若手握成長“放大鏡”，清晰洞察軌跡走勢，精準(zhǔn)鎖定進(jìn)階靶點(diǎn)，奮楫篤行邁向更高階STEM學(xué)習(xí)新征程。

三、結(jié)語

總而言之，將STEM教育理念融入小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義非凡且成果初顯。通過打破學(xué)科界限，科學(xué)不再是孤立理論，技術(shù)為實(shí)操助力，工程賦予構(gòu)建藍(lán)圖能力，數(shù)學(xué)保障精準(zhǔn)度量，四者緊密交織于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全程。情境創(chuàng)設(shè)策略成功點(diǎn)燃學(xué)生求知欲，使其沉浸探索；問題導(dǎo)向策略促使思維進(jìn)階，引領(lǐng)學(xué)生深挖知識；學(xué)科融合策略編織起完整知識網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化綜合運(yùn)用；多元評價(jià)策略全方位校準(zhǔn)學(xué)習(xí)軌跡，激勵(lì)學(xué)生持續(xù)奮進(jìn)。學(xué)生收獲的不僅是科學(xué)知識，更有創(chuàng)新思維、實(shí)踐技能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等多元素養(yǎng)提升。但前行之路仍漫漫，尚有諸多細(xì)節(jié)待打磨，需教育者持續(xù)鉆研，確保此教學(xué)策略日臻完善，讓小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)持續(xù)釋放魅力，為學(xué)生成長筑牢根基。

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