小學科學課中開展STEM活動的方法

胡玨

摘 要：目前STEM教育在小學教育中的地位越來越受到重視，但是在科學課程中開展的少之又少。通過分析德國帕紹大學的課程項目為例，闡述了STEM課程的內涵；并通過多個案例分析在設計科學課程中STEM活動應該使用的方法。

關鍵詞：STEM教育；課程內涵；方法

一、STEM課程內涵

STEM是一種跨學科的應用型方法，它結合了動手做和基于問題的學習。STEM課堂上教師圍繞一個真實問題，促進學生參與到一個班級范圍內的小組中去開展研究，期間有可能通過面對面的方式、網絡的方式與校外學習支持者、學習伙伴開展交流。這種STEM的出發點將提高學生對科學與技術的興趣，使他們離科學的本質更近。STEM課程的四個要素包括目標、內容、實施、評價。

德國帕紹大學建立以核心能力為目標、以學習內容為載體、以操作層面方法為主體的三維框架結構。以“環保型飲食項目”為例，其目標和內容包括認識自我消費對環境的影響和自己的責任、認識環境變化和消費的聯系、認識環保型飲食的可能性、能夠解釋可能的環保型飲食。過程就可以分為以下部分：首先，成立一個團隊；其次，檢索（1）飲食和氣候變化有什么關系？（2）減少二氧化碳排放的菜肴烹飪；然后，宣傳（1）在學校組織一天“素食日”，（2）制作消費對氣候影響的視頻；最后，制作一個相關主題的可移動展示，參加城市的氣候日，辦作品展，制訂一份計劃草圖（信息架、演講文章、預算、廣告、工作分工等）。

德國帕紹大學以核心能力為目標的拓展課程開發框架，架起一座理論聯系實際的橋梁，能從理論和操作層面指導我國中小學教師課程開發，促進教師從課程層面開發教學內容；提升我國中小學教師的課程開發意識；幫助教師從能力層面思考活動設計。既改變了突出知識為本的教學模式，又避免了過分強調活動，為“活動而活動”的盲目性。

二、開展好的STEM活動的方法

一個好的STEM活動，要以培養學生解決問題和創新能力為目標。不是將科學與工程、技術簡單組合起來，而是將零碎的學習知識和機械過程轉變為一個探究世界相互聯系的不同側面。

STEM活動的方法流程有以下步驟：

（1）生成研究主題：明確我想研究什么？

（2）制訂研究計劃：確定要檢測和測定的變量，確認實驗技術和實驗資源。

（3）了解自己的研究主題進行主題的背景研究：確定因變量和自變量以及研究對象。

（4）撰寫研究方案：撰寫假說，開展預試驗，學習實驗技能，科學寫作，強調實驗安全和倫理問題，確定最好的實驗步驟。

（5）準備并開展實驗：組織實驗記錄本，收集數據。

（6）統計分析：進行統計，將數據做成表格和圖形，尋找模式。

（7）解釋數據：數據說明了什么，接受或者推翻假設，實驗結果在本領域或其他領域是否有價值。

（8）報告結果：撰寫科研論文，設計展板或口頭報告。

三、科學課程中的STEM活動

1.要研讀新課標中的STEM教育

2017年2月教育部正式印發《義務教育小學科學課程標準》，課標明確提及學科關聯，其中言明STEM是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數學有機融為一體，有利于學生創新能力的培養。

可以明確看出，我國此后的STEM概念強調在于跨學科、項目制學習以及解決問題這三個特點，將區別于國外強調理工科、以及單科教學也被稱為STEM的若干種解釋，我國將更強調創新能力培養。

2.要突破學科界限和內容限制

目前的科學教材中每個單元都對應于一個學科領域，教師在開展STEM活動設計時容易受到學科界限和學科內容的限制。

打破學科界限往往能取得更好的效果，如“制作1朵花”的活動，屬于生命科學領域，但如果將其改為“制作1朵能自動打開的花”，就融入了物質領域中的“力與運動”，增加了工程設計的比重。隨著世界各國對“工程設計”的強調，科學教師開展一些設計類的STEM活動，如利用LED燈設計一種實用的工具、設計一張有意義的賀卡等。這樣不僅能融合科學、工程與技術，更能培養學生的創造性思維。

3.要安排適當的教學時間

例如，一個科學探究活動轉變為STEM活動后，涉及的范圍面更廣，如將“溫度怎樣影響球的彈跳”這個探究活動轉變為“如何使球彈得更高”的STEM活動之后，就要考慮像地面的軟硬程度、拍打的力度、球的充氣量等多個因素，而不僅僅考慮溫度這一個因素。

再如，“如何將火箭發射更遠”這一課題，火箭射程的遠近和發射角度、火箭機翼數量及形狀、火箭重量等因素有關，如果給學生的限制條件太多，甚至直接要求學生探究其中一個條件，將大大減少對學生工程技術素養的鍛煉，最終會流于形式而效果不佳。但是利用一節課的時間展開這么多因素的探究，在教學時間上是不允許的，也無法找出最佳的制作射程最遠的火箭。

因為STEM活動關系到工程學方面的系統化過程，一般將1個STEM活動拆分為幾個課時來開展，像尋找解決方案和展開討論，開展實驗和進行調整，展示與交流等，可以用多個課時來研究。或者是讓學生利用1周或幾周的時間思考方案或完成這個實驗，最后在課堂上進行實驗或展示交流。

參考文獻：

[1]秦建軍.從STEM整體教學觀的角度談中小學技術教育[J].中小學信息技術教育，2013.

[2]葉兆寧.融合：實現STEM教育的有效策略[J].中國科技教育，2013.

編輯 孫玲娟endprint