在科學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念的思考

何林

STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）教育的核心在于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，在不同的學(xué)科范疇內(nèi)搭建一個(gè)知識(shí)平臺(tái)，為學(xué)生提供認(rèn)識(shí)整體世界的機(jī)會(huì)。這種跨學(xué)科的教學(xué)方法既能緩解傳統(tǒng)教學(xué)中各學(xué)科知識(shí)割裂的情況，也能使學(xué)生的綜合解決問題能力得到進(jìn)一步的提升。在本文中，筆者想探討的是如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融合STEM教育理念，將不同領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)與技能整合到科學(xué)教學(xué)中去。

一、科學(xué)課中融合STEM教育理念的意義

1. 信息時(shí)代的環(huán)境特征。當(dāng)今社會(huì)信息產(chǎn)業(yè)鏈高度發(fā)達(dá)，信息知識(shí)的飛速增長(zhǎng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以往。知識(shí)的增長(zhǎng)速度使教育無法面面俱到，任何一門獨(dú)立的學(xué)科都無法滿足人類對(duì)知識(shí)的渴求，只有不斷融合才能跟上飛速發(fā)展的信息時(shí)代。這也正是我們迫切需要引入STEM教育的原因所在。

2. 科學(xué)課程學(xué)習(xí)的目的在于學(xué)會(huì)遷移并應(yīng)用于生活。科學(xué)課程的宗旨在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與動(dòng)手能力，關(guān)鍵在于訓(xùn)練學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力。而STEM教育的理念恰恰就是將這些進(jìn)行整合，讓學(xué)生懂得如何運(yùn)用“善學(xué)”能力探索科學(xué)，真正明白什么是“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)應(yīng)用”，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手做和主動(dòng)探索，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)中的不足之處。

3. 解決問題的能力在現(xiàn)代教育中的重要性。傳統(tǒng)的教育模式常常會(huì)培養(yǎng)出“有腳不會(huì)走，有腦不會(huì)想，茫然不知所措”的學(xué)生。為避免這種情況，STEM教育讓學(xué)生圍繞問題開展原創(chuàng)性探究，做到徹底放手，不僅培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)與解決問題的能力，還間接凸顯出了小學(xué)科學(xué)課程的宗旨所在，對(duì)學(xué)生今后的發(fā)展具有積極意義。

4. 學(xué)生能力的培養(yǎng)對(duì)今后發(fā)展的意義重大。美國(guó)科學(xué)理事會(huì)的研究報(bào)告中提出了對(duì)未來人力資源的要求：具有創(chuàng)造性的解決問題的能力、綜合的溝通能力，具有良好的適應(yīng)性，有自我管理的能力、個(gè)人發(fā)展的能力、系統(tǒng)思維的能力。在STEM教育的進(jìn)行過程中，學(xué)生的能力在潛移默化中得到了提升和鍛煉，對(duì)學(xué)生在今后的發(fā)展具有一定的奠定性意義。

5. 教師扮演的角色發(fā)生變化，應(yīng)突出學(xué)生的主體地位。在現(xiàn)代科學(xué)課程的教學(xué)中，教師的主導(dǎo)地位在下降，而另外一種身份則會(huì)被強(qiáng)化——引導(dǎo)者、促進(jìn)者、顧問。教師在學(xué)生獲取知識(shí)的過程中開始扮演證實(shí)者與解釋者的角色，打破以往教師一味灌輸?shù)摹皞鞯朗跇I(yè)者”形象，突出科學(xué)探究活動(dòng)的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在這一過程中，STEM教育理念的引入有很大幫助。

二、STEM教育理念對(duì)現(xiàn)有科學(xué)課教學(xué)方式的改變

現(xiàn)在大部分的科學(xué)活動(dòng)課都是匆忙結(jié)束，但科學(xué)探究在短短的40分鐘課堂教學(xué)中是無法完成的。若將STEM教育理念注入現(xiàn)有的課堂，則可以演變?yōu)獒槍?duì)性地提出一個(gè)問題，要求學(xué)生就此問題開展原創(chuàng)性研究。學(xué)生必須通過各種技術(shù)方法去搜集信息和分析數(shù)據(jù)，不斷重復(fù)地進(jìn)行測(cè)試并改進(jìn)事先設(shè)計(jì)的探究方案，最終對(duì)研究成果進(jìn)行交流與分享。這種教學(xué)過程看似雜亂無序，實(shí)際上對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)是大有益處的。以蘇教版五年級(jí)“神奇的機(jī)械”一單元為例，基于STEM教育理念，可以以“總—分—合”的設(shè)計(jì)思路對(duì)這單元的課進(jìn)行整體的知識(shí)建構(gòu)。先讓學(xué)生在“總”的程度上對(duì)“機(jī)械”有個(gè)初概念；然后對(duì)四種簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行“分”的引導(dǎo)探究，做到每一節(jié)課針對(duì)教學(xué)目標(biāo)就拋出一個(gè)問題讓學(xué)生自主研究，以此達(dá)到整個(gè)單元內(nèi)容的融會(huì)貫通；而“合”從字面上就是整合的意思，即從力傳遞的角度去慢慢引導(dǎo)過渡到本單元的重難點(diǎn)——理解分析簡(jiǎn)單機(jī)械的組合上。利用這種模式，教學(xué)效果比之前傳統(tǒng)的傳授式提高很多。

三、如何用STEM教育理念進(jìn)行科學(xué)教學(xué)

整體來看，STEM所陳述的各目標(biāo)彼此獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)，要實(shí)現(xiàn)所有維度的目標(biāo)和要求，唯一要做的就是“合”。因此，除了與科學(xué)課程教學(xué)融合外，還要整合多種教育教學(xué)方法與策略。

1. STEM科學(xué)教育活動(dòng)設(shè)計(jì)和實(shí)施需要考慮的因素。在科學(xué)課程的整體設(shè)計(jì)思路上，要考慮到實(shí)際的工業(yè)情況和生活情境，巧妙地結(jié)合科學(xué)問題與工程技術(shù)。同時(shí)，合理規(guī)劃教學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)課堂教學(xué)也有重要作用。如《認(rèn)識(shí)液體》一課，要求學(xué)生了解液體的黏稠度不同這一知識(shí)點(diǎn)，在教學(xué)的設(shè)計(jì)上便要考慮到不同液體的選取，圍繞課程目標(biāo)展開，提出“如何讓黏稠度高的液體更容易流動(dòng)”的問題。這樣更自然地引導(dǎo)學(xué)生從測(cè)量和改變液體的流動(dòng)性的角度去思考，從而將思路過渡到研究和解決工業(yè)問題，凸顯整合的意義。

2. 通過STEM教育理念提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在小學(xué)階段，科學(xué)問題大部分源自生活與自然，教師在教學(xué)中應(yīng)盡量提出有挑戰(zhàn)性的問題，以激發(fā)學(xué)生的好奇心。但這從某種程度上來說，也增加了教學(xué)中的不確定性，這樣開放的課堂要求教師提高對(duì)課堂的把控能力。而在STEM教育教學(xué)中，教學(xué)的核心也更多關(guān)注的是學(xué)生的發(fā)展。以《搭橋梁》一課為例，教材內(nèi)容只有幾張簡(jiǎn)單的圖片，怎樣將這節(jié)課上得富有新意又充實(shí)是個(gè)需要思考的問題。筆者立足于STEM理念，讓學(xué)生在課堂上分小組采用自己的方式去探索三角形與正方形的特點(diǎn)，摸索有哪些方法可以用來加固正方體和立方體，從而慢慢揭示這節(jié)課知識(shí)點(diǎn)——結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最后得出結(jié)論：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受其形狀、材質(zhì)、連接方式的影響，三角形是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。以這樣的思路實(shí)施課程，筆者發(fā)現(xiàn)課堂上學(xué)生的主動(dòng)性得到了提高，并且對(duì)原本陌生的科學(xué)原理和工程技術(shù)有了一個(gè)更深層次的理解。剛接到任務(wù)時(shí)，學(xué)生會(huì)有一定的壓力，但在小組合作的幫助下及發(fā)散思維的推動(dòng)下，學(xué)生會(huì)經(jīng)歷“柳暗花明又一村”的過程性變化。營(yíng)造這樣的課堂氛圍，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性之余，也能產(chǎn)生師生之間的情感碰撞。

3. 運(yùn)用STEM教育理念促進(jìn)科學(xué)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合。灌輸式教學(xué)是現(xiàn)有課堂常見的模式，這種脫離本質(zhì)的“說”，會(huì)讓學(xué)生對(duì)科學(xué)課產(chǎn)生走過場(chǎng)、“虛無縹緲”的感覺。相反，“做”是STEM理念下科學(xué)活動(dòng)的生命力。只有在教學(xué)中讓學(xué)生做到“知識(shí)”與“實(shí)踐”的統(tǒng)一，讓其將課上所得與生活融為一體，學(xué)以致用，才能真正體現(xiàn)“實(shí)踐出真知”的教育理念。以“養(yǎng)蠶經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”為例，傳統(tǒng)教學(xué)方式是利用幻燈片、視頻等媒體設(shè)備讓學(xué)生了解養(yǎng)蠶的相關(guān)知識(shí)，顯得課程乏味無趣。而融入STEM理念的教學(xué)是讓學(xué)生真正參與養(yǎng)蠶的過程，觀察抽絲等一系列活動(dòng)，讓學(xué)生親手實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)問題，再通過小組討論來研究，能有效解決現(xiàn)有科學(xué)活動(dòng)課存在的脫離實(shí)踐的問題。在融入STEM理念的科學(xué)活動(dòng)課中，教師帶領(lǐng)學(xué)生一同探索未知新鮮豐富的教育時(shí)空，能讓每一個(gè)學(xué)生都在課堂中感受到開放自主帶來的快感，能為學(xué)生注入活力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

（作者單位：福建省福州金山小學(xué) 責(zé)任編輯：莊嚴(yán) 黃曉夏）