基于STEAM教育理念的科學(xué)課堂5E教學(xué)模式初探

馬培

隨著科學(xué)教育的發(fā)展，小學(xué)階段STEAM 教育理念因其打破傳統(tǒng)常規(guī)分科教學(xué)，將多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)深層綜合，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題能力，為小學(xué)科學(xué)課程改革提供了新思路和新方法。本文概述了STEAM 教育的內(nèi)涵，分析了小學(xué)科學(xué)教育存在的問題，實(shí)踐了適用于小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)的5E教學(xué)模式，并取得了一定成效。

當(dāng)今世界發(fā)展迅速，人們對(duì)于科技的依賴程度越來越高，為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，世界各國積極尋求掌握高科技的綜合型人才。各國的教育系統(tǒng)積極地應(yīng)對(duì)這種時(shí)代的需求，嘗試改變傳統(tǒng)的教育方式，培養(yǎng)時(shí)代需要的創(chuàng)新性人才。STEAM 教育理念的出現(xiàn)為我們實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)戰(zhàn)略提供了一條可行的思路。

一、STEAM教育的內(nèi)涵

STEAM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五門學(xué)科英文單詞首字母的縮寫，它是將多門學(xué)科素養(yǎng)進(jìn)行深層的融合，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力。STEAM教育注重學(xué)習(xí)過程，它是一種新的教學(xué)方式：讓學(xué)生從過程中學(xué)習(xí)各種學(xué)科知識(shí)，達(dá)到知識(shí)的融會(huì)貫通以及綜合能力的提升。

自2001年全國基礎(chǔ)教育課程改革以來，小學(xué)科學(xué)教育在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、探究能力等方面取得了一些進(jìn)展，但從有關(guān)中小學(xué) STEAM 教育方面的論文來看，關(guān)于 STEAM 教育在我國中小學(xué)的實(shí)施都是處于一個(gè)嘗試本土化階段。2017年2月，我國《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出了該教育模式是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

二、我國小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)存在問題

STEAM 教育在我國尚屬于新型教育理念，它的發(fā)展還沒有形成完整的理論體系和操作模式，小學(xué)科學(xué)引進(jìn)該課程理念還存在以下問題。

（一）教師本身專業(yè)素養(yǎng)不足。科學(xué)課程是一門綜合多門學(xué)科知識(shí)的學(xué)科，但是絕大多數(shù)學(xué)校擔(dān)任科學(xué)的教師所學(xué)的專業(yè)是物理、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科的其中一門， 因此教師本身專業(yè)素養(yǎng)不能滿足科學(xué)課所需。

（二）照搬國外STEAM模式。很多學(xué)校為了求新，盲目地引進(jìn)STEAM課程，有的甚至花重金招外教上課，完全沒有考慮其是否適合本校學(xué)生的基本情況。從而導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間和金錢，學(xué)生收獲甚微。

（三）小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)走馬觀花。目前浙江省小學(xué)科學(xué)課時(shí)安排是1～2年級(jí)每周一節(jié)，3～4年級(jí)每周兩節(jié)，5～6年級(jí)每周三節(jié)。每節(jié)課的內(nèi)容非常的滿，能夠上完課程時(shí)間已經(jīng)很緊張，留給學(xué)生真正實(shí)驗(yàn)的時(shí)間很少，實(shí)驗(yàn)成了一種形式，沒有得到落實(shí)。

面對(duì)以上問題，如何將STEAM教育理念貫徹落實(shí)，如何設(shè)計(jì)科學(xué)課堂教學(xué)達(dá)到預(yù)期的效果，對(duì)教師而言是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

三、小學(xué)科學(xué)課堂5E教學(xué)模式嘗試

到目前為止，我國的STEAM課程還沒有形成一個(gè)有效且供廣泛推廣的教學(xué)模式。常見的幾種STEAM教學(xué)模式有基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL，Project-Based Learning）、基于真實(shí)問題解決的探究學(xué)習(xí)（PBL，Problem-Based Learning）、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)（DBL，Design-Based Learning）、5E教學(xué)模式。 這四種教學(xué)模式各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。由于小學(xué)科學(xué)課程課時(shí)少、任務(wù)重、班級(jí)人數(shù)較多等特點(diǎn)，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，比較適用的是5E教學(xué)模式。

5E教學(xué)模式是基于建構(gòu)主義理論的“學(xué)習(xí)環(huán)”模式，由5個(gè)環(huán)節(jié)組成，即引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精致（Elaboration）、評(píng)價(jià)（Evaluation）。

（一）引入環(huán)節(jié)

引入是5E教學(xué)模式的起始環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要是創(chuàng)設(shè)問題情境，暴露學(xué)生前概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究積極性。教師在開展教學(xué)前，應(yīng)先分析學(xué)生年齡特征、智力發(fā)展?fàn)顩r、前概念水平，創(chuàng)設(shè)的情境中的問題應(yīng)貼近學(xué)生生活，并與學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密相連，使他們產(chǎn)生共鳴。同時(shí)，問題的難度應(yīng)適中，以便讓學(xué)生感覺通過努力獲得成就感。

例如，浙教版五年級(jí)下冊(cè)第一單元第一課《物體在水中是沉還是浮》一課（以下例子均為浙教版教材），通過以下情境：教師課前準(zhǔn)備一塊新鮮的胡蘿卜（沉的）和一盆清澈的水，上課時(shí)讓學(xué)生猜一猜，整個(gè)胡蘿卜和將其切成小塊，沉還是浮狀態(tài)如何？（圖1同種材料的物體，改變其大小，沉浮狀態(tài)不變）這里明確學(xué)生已有的不同認(rèn)知，設(shè)計(jì)直觀實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

（二）探究環(huán)節(jié)

探究是5E教學(xué)模式的主體環(huán)節(jié)。在引入環(huán)節(jié)中，學(xué)生已經(jīng)產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，可以直接參與觀察或?qū)嶒?yàn)探究，這時(shí)學(xué)生將會(huì)全身心地投入到探究活動(dòng)中去。各小組學(xué)生以小組合作的形式，利用學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)方案，自主選擇材料進(jìn)行自主探究，通過多個(gè)探究活動(dòng)，獲得對(duì)概念的感性經(jīng)驗(yàn)。教師在實(shí)施教學(xué)過程中，應(yīng)注意觀察、傾聽，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自主完成，這樣才能使學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲得與探究能力的提升。

例如，四年級(jí)下冊(cè)《各種各樣的花》一課中給學(xué)生提供充足的有鮮明特點(diǎn)的花，讓學(xué)生象觀察油菜花那樣觀察這些花，分辨并記錄它們的萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊的數(shù)量、相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，小組內(nèi)討論他們的發(fā)現(xiàn)。學(xué)生從不同實(shí)驗(yàn)材料得出可靠證據(jù)，從而得到結(jié)論。通過本環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生在思維能力和探究能力方面得到大大地提升。

（三）解釋環(huán)節(jié)

解釋是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)生利用在探究活動(dòng)中獲取的數(shù)據(jù)或證據(jù)，進(jìn)行科學(xué)解釋或論證，從而將引入環(huán)節(jié)中的前概念提升或者糾正為科學(xué)概念。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)層層遞進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生在面對(duì)不同的解釋和結(jié)論時(shí)學(xué)會(huì)思考與分辨，從而再展開討論與交流。這時(shí)教師嘗試提供新概念、規(guī)范的科學(xué)用語引導(dǎo)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生已經(jīng)潛移默化地學(xué)會(huì)使用新知識(shí)回答最初提出的問題，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力、發(fā)展邏輯思維能力、訓(xùn)練學(xué)生的語言表達(dá)能力。