秉承STEM教育理念提升學生科學素養

智耀徵

近年來，我國一些學校已經開始試點開展STEM教育，在小學科學課程中實施STEM教育可以開闊學生視野，學生會獲得更多的課堂設計體驗，也有利于學生科學素養的提升。

一、STEM教育理念及其特點

STEM教育理念最早在美國興起，它是融合科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、數學（mathematics）四門學科的一種綜合教育?？茖W是對知識長時間的累積后形成的對新知識的科學探索和質疑；技術是在生活實踐活動中總結出來的一套方法和技能；工程是解決實際問題、創新實踐過程與結果的實踐活動；數學有著嚴密的邏輯思維和推理運算。總之，STEM教育是用解決問題的方式幫學生理解復雜的概念，是一種培養學生親身參與來對未來世界充滿興趣的一種教育。

STEM教育與傳統的教育不同，它具有綜合性、體驗性、設計性的特點。STEM教育的綜合性體現在教師不再注重某個特定學科界限，而是關注某些特定的問題，學生通過學習科學、技術、工程、數學的學科知識和技能之后，形成可以用邏輯的思維和科學的方法去創造性地研究問題、解決問題的一種能力。其體驗性體現在學生通過真實情境的參與和學習，主動發現和解決生活中具有挑戰性的實際問題，激發學生的主動性。其設計性體現在學生使用科學知識去發現問題、收集資料、設計方案、反饋改進，從而增強學生的科學素養。

二、基于STEM教育理念的我國小學科學課程教學設計

角色、活動、方法、環境、結果是教學中存在的五大要素。角色指的是教師與學生，活動指的是教學活動與學習活動，方法指的是教師采取的教學方法和學生所采取的學習方法，環境指的是學生有效學習所需要的資源與工具，結果指的是學生通過學習后產生的創作成果與設計方案以及教師通過教學設計所達到的實際效果。在實際教學活動中，教師或者學生都會承擔一個角色，通過特定的方法在執行活動后生成活動結果。

1.基于STEM教育理念的我國小學科學課程教學設計模型。以上述教學過程中所包含的5個要素為基本出發點，在此基礎上融入STEM教育的核心內涵，建構出了我國小學科學課程的教學設計模型：

角色是指教師與學生，STEM教育理念的教師是引導者、真誠的促進者，學生是知識加工的主體，是在合作學習中任務的承擔者。方法是教學方法和學習方法，STEM教育理念的教學方法是互動式的探究方法，學習方法是通過自主學習、合作學習等，培養學生獨立動手能力、主動探究能力、團隊協作能力等。活動是教學活動和學習活動，STEM教育理念的活動是整個教學設計的核心環節，可以分為四個步驟，即發現問題、收集資料、設計方案、反饋改進。環境是教學所需要的資源與工具，STEM教育理念的環境是真實性、貼近實際現實的生活，所需要的工具同樣來自于真實的生活，因此教學環境和工具有動態性，不是一成不變的，隨著學生認知經驗的變化而變化。結果是創作成果和方案。STEM教育理念下產生的結果多為學生自主探究出的設計方案、研究成果、實驗報告。

2.基于STEM教育理念的我國小學科學課程教學設計核心環節。STEM教育的活動是整個小學科學課程設計的核心環節，學生和教師通過適當的教學方法在活動中使用教學資源和教學工具得出研究結果。

第一個環節是發現問題。教師在真實的情境中引導學生去發現問題和提出假設，產生和激發學生的學習興趣和求知欲望。作為教師營造真實的生活環境來激發學生的興趣愛好，營造討論式的情境，喚起學生的發散思維能力，營造疑問式的環境，滿足學生的好奇心。在此基礎上，探索出自己感興趣的問題，教師要幫助學生選擇適合的問題去研究。

第二個環節是研究調查。STEM教育倡導學生親身實踐，在教學設計中教師要鼓勵學生在邊做邊學的過程中拓寬知識的深度與長度，提升學生的學科素養，更好地適應社會生活。學生帶著問題去展開調查研究，通過不斷查閱書籍報刊、詢問教師、與學生交談的等方式去開展研究，教師要對學生收集的資料進行有效的指導，讓學生在自主調查的過程中提出假設，探索出驗證假設的具體方法。

第三個環節是設計方案。學生基于科學的研究調查后的結果展開工程設計方案，教師對學生的設計方案作出評價和修改指導建議。STEM教育的設計性體現在工程設計的重要性，作為教師，要指導和引領學生了解設計方案的流程，協助學生將自己的假設進行規劃，依據查閱的資料選擇相應的材料進行驗證和得出結論。學生通過設計方案后獲得的是呈現這個問題解決的計劃方案、產品設計等。

第四個環節是反饋改進。教師和學生依據工程設計方案得出結論后進行的評價和反饋。STEM教育強調學生的體驗性和實踐性并不代表學生只需經過一次驗證假設就可以解決生活中的實際問題，提升學生適應社會的能力，這需要教師和學生對每次得出的結論不斷修正與創新。作為教師，要參與到學生反饋改進的討論中，適時給學生指導意見，學生在交流中進行反思改進，并對未來相關領域的研究打下堅實的基礎。

三、STEM教育與小學科學課程設計有效融合的策略

1.提升科學教師的專業素養，構建新型教學模式。提升教師專業素養，教師從觀念上對小學科學課程引起重視，STEM教育才能更好地融入課堂。同時教師要轉變教學評價理念，注重多元化的評價方法和評價主體的多元化，評價內容體現綜合性、多樣性。此外，教師構建新型的教學模式，要做到教學與實際的生活緊密聯系，關注社會熱點和科學發展的趨勢，將知識技能運用到實際教學中去。

2.完善學校資源的投入機制，加強信息資源互動。STEM教育強調學生的設計性、體驗性，學校資源的豐富與否直接影響到學生的動手參與力度，也影響到教師的課程設計。因此，完善學校資源，要加大對科學儀器、科學設備等的投入。隨著大數據時代的到來，信息資源共享變得簡單快捷，學校之間要加強資源網絡互動，讓我國不同區域之間的學生都享有平等的信息資源和與專家交流的機會，作為教師可以構建班級溝通平臺，充分利用當今的電子設備與學生平等真誠的溝通交流，及時掌握學生的反饋信息和改進措施，以期實現學習結果的最優。

3.優化教學課堂的內容選擇，激發學生求知欲望。教師在選擇教學任務時要將教學內容和生活實際內容相聯系，結合學生已有的認知經驗、能力和學習興趣等安排科學實踐活動，教師可以通過視頻導入、表演、演示、動手參與等形式將科學任務引入教學課堂，在設計方案的教學中根據學生的領會程度給予學生不同程度的指導，激發學生的求職欲望和興趣，使學生認識到動手參與能力對他們生活實際的影響，提升學生展現自我、融入社會的能力。

總之，基于STEM教育理念的小學科學課程可以激發學生的興趣愛好，激發學生的好奇心。真實的課堂情境可以鼓勵學生在此情境下發現問題，在自主探究中解決問題，提升學生的科學素養和解決實際問題的能力。