基于小學科學課程標準的STEM教育實踐研究

姜春霄

STEM教育強調多學科的交叉融合。其中科學（S）在于認識世界、解釋自然界的客觀規律;技術（T）和工程（E）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（M）則作為技術與工程學科的基礎工具。科學是STEM教育的重要組成部分[1]。在科學課堂上開展STEM教育不僅能有效拓展科學學科的教學內容與資源，也能為培養學生的創新精神與實踐能力提供更好的平臺。

在小學階段開展STEM教育，需要考慮小學生的特點。STEM教育倡導從多學科角度看待與分析問題，并運用多學科知識解決真實問題。而以小學科學課程為載體，基于小學科學課程標準設計和開發STEM課程，更容易契合學生的發展水平，激發學生的學習興趣。同時，基于課程標準的STEM教育也是對科學課堂的深化和拓展。STEM教育強調基于真實問題情境，學生面臨的可能是劣構、復雜的學習問題，需要把問題轉化為可操作的項目，而學習也將發生在解決問題和完成項目的過程中。教師要引導學生像工程師一樣思考、設計和制作。

一、深挖教材，創設真實的劣構問題情境

STEM也可以視為一種以項目式學習和真實問題解決為導向的學習方式。問題是跨學科知識與技能的連接點，而真實的情境是學生進行跨學科知識遷移的支架，因此創設真實的問題情境是STEM教育的開端。實施基于小學科學課程標準的STEM教育，可以借助科學教材，思考教學內容在實際生活中的應用，以及該部分內容可以結合其他學科解決生活中的什么問題，通過這種方法創設適合學生水平的劣構問題情境。也可以從生活實際出發，依據課程標準，分析生活中的一些具體問題需要用到哪些學科的知識來解決，設計成適合學生探究的問題。比如，通過學習科學教材中“聲音的秘密”單元，學生了解了聲音的產生及傳播等內容。在此基礎上，可聯系學生的實際生活，開發“校園規劃之防治噪聲”的STEM課程，使學生可以應用自己所學的有關聲音的知識，解決防治校園噪聲的實際問題。再比如，在學習了“有趣的浮沉現象”后，可以融合數學課“測量不規則物體體積”的內容，探索測量不規則塑料玩具體積的方法等。

二、恰當設計，提供深度思維的抓手

STEM教育的顯著特征之一是能激發學生深度思考和創新思維，但這不是憑空產生的，需要教師的有效啟發，要有思維的抓手。針對學生問題解決過程中可能遇到的困難，教師要提供能支持學生深度思維“攀爬”的抓手，使學生能在最近發展區內開展學習并解決問題。所以，教師要設計恰當的解決問題的腳手架，這是開展STEM教育必不可少的。腳手架既能給學生解決問題提供一定的思路，也是他們進行頭腦風暴的依據。比如，在“校園規劃之防治噪聲”項目中，可用思維導圖的方式幫助學生梳理不同噪聲的來源以及防治噪聲的方法;在“搭建凳子”項目中，則可以提供生活中各種各樣的承重結構，給學生以啟迪。

三、合理選材，物化思維成果

基于項目式學習的STEM教育強調學生的動手制作。通過制作，學生手腦并用，可將前期的思考成果用實物的形式表現出來。在制作中，學生將再次經歷深度思考和思維碰撞的過程。在這一環節，教師在選擇制造材料時需要把握兩個原則。一是材料的適用性。要選用切合主題、易于操作的制作材料，既能幫助學生簡捷地物化自己的思維成果，又可防止繁瑣的材料分散學生的精力。二是材料的多樣性。應盡量提供不同種類的材料供學生選擇，支持學生以發散性思維解決問題，并鼓勵作品的多樣化。如在“搭建凳子”的項目中，教師給學生提供了牙簽和水果軟糖，學生只能用有限的材料來制作承重模型。簡單方便的制作材料既能體現學生的設計思路，又可支持學生不斷修正與完善作品，收到了較好的效果。在“校園規劃之防治噪聲”項目中，給學生提供了多種多樣的材料供學生選擇，如各種綠植、吸聲棉、彩色卡紙、警示牌、建筑模型等，學生最后呈現的作品也各有千秋。

四、靈活評價，指出努力的方向

STEM教育具有跨學科、綜合性等特征，評價學生的STEM素養或跨學科思維能力應采取更加靈活的方式。過程性評價強調在完成任務或作品的過程中評價學生的表現，注重評價學生的創新能力、實踐能力和團隊協作能力。STEM教育評價可以結合過程性評價和終結性評價兩種方式，以更加真實全面地評價學生的學習成就[2]。因此，評價指標的設計很重要，通常包括兩大部分。一是對作品的評價，通過對學生作品表現的觀察和判斷來評價學生的學習成就，凸顯學生的思維成果及動手制作的效果。二是對合作學習的評價，包括成員學習的參與度與各自承擔的責任。應在制作環節之前就向學生展示評價指標（或量規），這樣可以為學生指出制作過程中努力的方向，知道怎樣做才算成功。如“搭建凳子”項目，用學生搭建的結構是否能承受指定橡皮的重量來進行評價;在“校園規劃之防治噪聲”項目中，用防治噪聲措施的數量作為主要的評價等。

五、自主展示，彰顯學生個性

在STEM教學或活動中，自主展示通常是最后一個環節。學生將以學習團隊為單位講解并展示自己的作品。通過展示，學生要對團隊的思維過程以及成果進行說明，既可體現合作學習的成果，又鍛煉了表達能力。除了學生的自主展示外，教師還可以通過啟發性問題，拓展學生交流的深度與廣度。比如：你對這一作品的得意之處是什么？你在制作過程中遇到了什么困難？問題要能夠啟發學生之間的深度交流，并為后續的團隊學習和合作提供經驗。

STEM教育在基礎教育領域的研究與實踐已經開展得如火如荼，但在我國仍然處于初級階段。如何合理地設計與實施課程，使STEM教育不流于形式并收到良好效果，仍需在不斷實踐中進行探索與反思。

參考文獻

[1]吳逢高，滕海川.STEM教育促進小學科學課堂教學變革實踐研究[J].教育科學論壇，2018（11）：78-80.

[2]趙慧臣.美國北卡羅來納州中學STEM學校的教學設計及其啟示[J].中國電化教育，2017（2）：47-54.

（責任編輯 ? 郭向和）