基于STEM教育理念的科學教學設計研究

任雯

科學學科作為一門較新的課程出現在小學階段，為學生科學意識及科學素養培養奠定了堅實基礎。但是教師卻面臨著如何在有限的教學時間內將知識傳遞和灌輸給學生的巨大難題，特別是小學學生的科學知識應用能力及拓展延伸能力并未得到有效培養。STEM教育是歐美等教育發達國家率先提出的一種科學應用能力培養體系，近年來STEM教育理念逐漸進入中國，它對于學生科學素養培養及學習應用體驗提升具有很強的促進作用，有助于改善小學科學教學局限性較強的現狀。

一、STEM教育概念淺析

STEM教育是將科學、技術、工程、數學四門學科的英文首字母的縮寫，這四門學科也是人類社會發展過程中最為依賴的自然科學與應用技術，它們有效覆蓋了人類嘗試探索與實踐應用的全過程;STEM教育將這四項內容進行了全面融合，對學生的綜合素質展開全面培養，為學生更好地完成知識學習與知識應用奠定了堅實基礎。STEM教育理念的全面普及將幫助學生更加全面地認知世界，并引導學生運用科學與理性的方式解決現實問題，學生將嘗試通過自己的努力改變世界。

二、基于STEM教育理念的小學科學教學設計原則

STEM教育理念改變了傳統教學模式下側重知識能力灌輸卻忽視知識運用培養的現狀，科學教師需要圍繞STME教育理念展開深度剖析并充分考慮本學科特點，明確下列設計原則：

（一）趣味情境性原則

STEM教育提倡教師運用趣味性教學方式及豐富多彩的教學情境向學生們展示學習內容，提升學生對學習內容的關注與興趣。而小學科學課程在展示知識過程中同樣依賴于科學實驗，這能夠帶給學生們非常直觀的學習體驗。例如教師可以在充滿水垢的水壺中加入米醋，學生們很快會發現水垢神奇地消失了，這使得學生們迫切渴望知識這種現象發生的原因，同時也使得學生了解了科學知識的巨大現實作用。

（二）探索性原則

STME教育本身具有極強的實踐性，教師在課程設計過程要著重關注培養學生的探究能力，這將促使學生更好地完成科學探索過程，通過自己的探索與嘗試獲取知識、驗證知識，進而加深學生們對于知識的理解和認識。科學學科的很多內容都需要學生們通過探究獲取結果，教師要給予學生更多動手嘗試的機會，學生們在不斷嘗試及失敗成功的過程中將形成更強的科學素養。

（三）綜合性原則

STME教育體系圍繞四門學科建立了融合性很強的綜合教育體系，這對于學生跨學科知識的學習與運用具有非常積極作用。教師要深入理解STME教育理念的綜合性，確保學生們能夠將科學學科與其他知識進行有效融合。例如STEM教育中的工程就是要將科學運用于工程實踐，而現實生活中隨處可見科學在工程領域的應用，教師可以安排學生展開課外拓展參觀，全面了解科學的具體應用細節，同時引導學生思考如何改進科學應用現狀，全面提升學生對于知識的綜合把握。

三、STEM理念下的小學科學教學設計模型

STEM理念對小學科學教學的改革與發展具有很強的促進作用，筆者結合教學實踐提出了教學的教學設計模型，這個模型在應用過程中經過有效調整及革新取得了良好的教學效果，其主要流程及內容如下：

（一）提出問題，分享交流

教師在科學知識教學前首先要明確自己將要開展教學課程的具體內容，圍繞教學內容設計教學目標;同時教師要側重于提出學生們感興趣的相關科學問題，激發學生的探索欲望與研究興趣。例如在《生命之源——水》的課程設計中，筆者首先利用視頻向學生們展示地球上的水資源分布情況，使得學生對水資源擁有初步的了解，隨后筆者向學生們提問“地球上擁有那么多的水資源，為什么我們還要節約用水呢？”以及“我們如何才能夠獲得更多的可用水資源呢？”學生們圍繞問題展開了深入討論分析，筆者適時進入深度講解，共同尋找問題的答案，同學們也分享了自己的想法與思路，課堂氛圍變得非常活躍，而答案也在分享交流過程中變得逐漸明晰。

（二）探索嘗試，創新研究

科學學科內的很多問題需要學生們通過嘗試與驗證去尋找答案，特別是STME教育理念對科學實踐與融合提出了更高要求，教師必須要激發學生們的探索欲望，引導學生圍繞課程主題展開創新研究，共同尋找問題的解決方案。例如在《觀察水》的教學中，筆者安排學生以小組為單位對不同的供水系統案例展開深度剖析，每個小組的學生根據自己的分析結果提出方案的優點與缺點，進而在此基礎上共同討論分析，看看哪個小組學生的總結最出色、最全面。這個環節教學主要是為了加強對于現有知識及應用的理解和認識，幫助學生形成更加具體形象的科學分析能力。

（三）融合應用，實踐開拓

STEM教育理念格外重視學生知識應用能力的培養，學生們不僅僅要能夠理解和把握知識，更要能夠有效地應用知識。因此教師在完成教學后要賦予學生更多實踐嘗試機會，鼓勵學生將自己學習到的科學知識應用于生活或工程實踐，幫助學生通過制作模型、模擬應用、實踐應用等方式驗證自己的想法或設計。例如在《神奇的水》的教學中，筆者鼓勵學生在分析交流的基礎上合作設計一個自來水處理流程并且繪制示意圖，學生們紛紛運用自己學到的知識及查閱的資料展開設計，他們對于相關知識的理解運用能力得到了進一步提升。

【作者單位：揚州市江都區國際學校江蘇】