在STEM教育中學生科學概念的形成與自主發展的研究

郭小敏

【摘要】STEM教育的推廣，必須立足于科學課堂，這樣才能從根本上保證師生學習的時間，才能讓學生深刻地體驗到“閱讀——思考——探索——總結——創新”的樂趣，才能真正地幫助學生形成正確的科學概念，同時更切實有效地實現學生的自主發展。在素質教育普遍開展的今天，我校也積極地在科學教育中引入了STEM教育。我們立足于課堂，以教科版的《科學》課本作為載體，切切實實地將這種行之有效的教學方法貫穿于日常的教學行為當中去，并且取得了一定的成效。本文主要根據《用紙造一座橋》為例，談談我的具體操作方法，得出一些關于我們如何在STEM教育中幫助學生形成科學概念和實現學生自主發展的經驗和體會。

【關鍵詞】項目研究 ?科學概念 ?自主發展 ?閱讀

【中圖分類號】G623.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）16-0044-01

“STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，其中科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規律;技術和工程則是在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現對自然界的控制和利用、解決社會發展過程中遇到的難題;數學則作為技術與工程學科的基礎工具。”這是我們對于STEM的理解，由此可見，生活中發生的大多數問題需要應用多種學科的知識來共同解決。

以《用紙造一座橋》一課為例，我們先來對學生的學情作一個分析：

學生在進入科學課堂前，他們對橋梁已經有了一定程度的認識，但是他們認識的橋梁并不多，甚至有些同學會為了內環路算不算橋梁而爭論不休。他們不知道橋梁的種類，也不知道跟橋梁有關的許多知識，因此，他們對橋梁的概念其實是非常模糊的，學生們最初對橋梁的印象，可以稱為科學前概念。學生們的認知并不是完全正確的，甚至是很不正確的。于是我們的科學課就要履行起幫助學生修正不正確的、不準確的科學前概念，讓他們通過經歷一定情境的科學探究活動的過程，來了解事物的本來面目，揭開其中的奧秘。也就是形成科學概念，實現我們的教學目標。

在布置學生用紙造一條橋之前，我結合學校的大閱讀活動，讓學生先大量閱讀了許多與橋梁相關的資料。孩子們的潛力真是無限的，他們查閱書籍，利用電腦、IPAD、手機去查閱網絡，許多同學還到科學中心去看橋梁模型，或者親身到各地的名橋去參觀，實地考察。通過前期的學習，學生基本上知道了什么是橋梁，了解了橋梁的種類和許多跟橋梁有關的力學知識、文化歷史知識。通過前期學習，學生們對研究橋梁的熱情空前高漲。特別是近期，港珠澳大橋的落成、通車，習主席的親自視察，更提升了學生們要好好學習橋梁知識的情懷。

初步的概念形成了，我就引導學生們分小組學習，針對古今中外不同的名橋，選擇一座自己最感興趣的橋來進行研究，并且根據研究，作出自己小組的設計圖。然后根據實驗要求來進行橋梁的制作。

制作的過程，最能體現學生的思維能力、動手能力和合作能力了。STEM教育里對工程和技術的教學理念也充分得到了展現。學生們通過對A4紙的剪裁，測量橋面高度、寬度等，充分展現了他們的數學能力。經過一番實驗，孩子們體驗到，三角支架橋的制作相對比較簡單，拱形橋分單拱和復合拱，吊橋的支架制作很重要……值得一提的是，有個小組研究的是港珠澳大橋，他們研究了該橋的七大世界之最，本來雄心壯志想模仿著做一條橋，可是根本能力有限，操作上實現不了，但是這樣的挫折不僅沒有磨滅他們的意志，反而讓他們更加熱情，更加踏實，最后他們選擇了研究港珠澳大橋中國結這一段，造出了一座斜拉索橋！還有一個小組，他們用三角支架作為橋墩，制作了一條橋，并且給這條橋取名為“廣漢橋”。為了取這個名字，改組的孩子大量查閱了廣府文化知識和南越王朝的知識，大量的廣州的歷史事件……最后他們才給自己的模型取了這么一個名字。

什么是橋梁？如今再問孩子們這個問題，他們都能侃侃而談了。他們會告訴你橋梁的組成，橋梁的種類，橋梁的制作，橋梁的文化……這是多么讓人驚喜的轉變和收獲！科學概念的形成，是學生的認識從感性階段上升到理性階段，是他們在科學實踐中逐步形成和發展起來的，是經過反復思考驗證逐步形成的概念，是反映事物本質的思維形式，是科學認識的支點。

STEM教育的推廣，必須立足于科學課堂，這樣才能從根本上保證師生學習的時間，才能讓學生深刻地體驗到“閱讀——思考——探索——總結——創新”的樂趣，才能真正地幫助學生形成正確的科學概念，同時更切實有效地實現學生的自主發展！

參考文獻：

[1]《科學教師教學用書》，郁波，2013.05，教育科學出版社.