基于STEM教育理念培養學生科學探究能力

王俊方

怎樣的素養？作為教育工作者非常值得深思，我們要培養怎樣的新時代的接班人。習近平總書記指出，當今孩子應生發智慧，適應未來，要擁有知識、擁有生存的能力、擁有創新的能力和發展的能力，來適應未來時代的發展。近幾年STEM教育理念越來越被重視，STEM教育一個典型的特點就是，充分培養學生的設計能力和問題解決能力。它強調開展實踐活動，鼓勵動手做，在做中學習。基于STEM小學科學課程的重要地位逐漸顯現，小學階段培養學生的科學素養、問題解決能力、創新能力已然得到國家重視。2017《小學科學標準》中也對小學科學的教學活動提出了新的建議，要讓學生動手動腦做科學，開展探究式學習，在學習過程中突出學生的主體地位。基于這樣的大背景，小學科學教師要重視把STEM教育理念融進小學科學教學中，培養新時代的創新人才。

我們不難發現，現在的小學生動手能力差，他們只會死讀書，讀死書，讀背寫是他們的全部生活。于是，課堂上老師一味地灌輸，學生一味地接受，機械地循環操作。雖然這些年一直在強調要以學生為本，要關注學生的學習興趣，要努力提升學生的探究能力，最后的結果都是差強人意，令我們感到失望。在實踐中發現，當前小學科學教學存在不少的問題，亟待我們去解決。

問題一：缺少趣味性

科學其實是一門趣味性很濃的學科，但是在實際的教學中，教師們并沒有重視對學生的趣味引領，只是把它當成普通的知識性傳輸的學科，所以在教學的時候只關注孩子們是否把這些知識記住了，背熟練了，至于他們有沒有對科學這門學科產生興趣，老師們并不是很關心。“光說不練假把式。”科學研究能力的培養不是靠口號喊出來的，需要實際去做，要在行動上落實下去。從上面的情況不難發現，在很多科學教學過程中，對于實踐操作是沒有實實在在地去做的。久而久之，學生變得麻木了，他們的求知欲望、探索精神被掩藏在反復的讀讀背背記記之下了。

問題二：脫離生活化

現在的學習生活節奏快，強度大，孩子們幾乎沒有多余的時間精力在課余去探究，他們的科學精神已經被埋沒了。一個又一個的興趣班，不管是不是他們自己感興趣都必須參加，生活中有多少科學現象他們已經無暇關注。脫離生活的小學科學學習怎么能夠培養學生的探究精神呢？反觀我們的科學課堂，老師們根據教材教書，為了應付考試，這種唯成績論的現象造成了科學與生活嚴重脫節。

問題三：缺少思想上的重視

作為老師，要在思想上重視對學生探究能力的培養，要盡可能地發動一切力量給孩子們創設各種條件，開掘各種資源，讓孩子們的探究能力得到提升。往往在實際中，老師雖然知道這個道理，但是卻沒有真正放在心上，只是淡淡地對待它。有些老師完全憑借自己的興趣喜好辦事，沒有用心地關注這一問題，并努力去克服困難，達成目標。

問題四：缺少技術上的支持

要想真正地走進生活，結合STEM教育理念，讓學生動手探究實踐是一件比較困難的事情。除了觀念必須轉變以外，更大的困難在技術上。師資力量薄弱，特別是農村，教科學的老師很多都是兼職的，專職的也有很多都是以前改行過來的，在技術操作指導上有一定的難度。

傳統的教育思想根深蒂固，在教學中怎樣轉變觀念，改變傳統教育模式，讓學生的探究能力得到培養是異常重要的工作。在STEM教育理念下，如何突破以知識內容為取向，真正實現跨學科、綜合性、探究性，成為我國當前中小學科學教育亟待擺脫的困惑。

一、從科學課走向拓展課

STEM教育強調“做中學”，鼓勵學習者自主地探究發現學習內容，因而要讓學生從書本學習中走出來，走向生活。于是我們借助拓展課，教師為學生創設各種問題情境，開設項目式活動，讓學生運用已有知識經驗提出合理規劃，然后通過各種探究活動發現依據，從而解決問題。

為了讓孩子們對科學學習產生濃厚的興趣，科學組特地借助學校的拓展課，開設了《生活中的科學》這門課程。讓孩子們從書本走向生活，從科學課走進拓展課，激發學習興趣，逐步培養他們的探究能力。

（一）基于課本拓展項目

拓展教學不能完全脫離書本，小學科學教材是最好的參照范例，拓展課的實施要基于課本，對課文的內容進行選擇、梳理，挖掘出一些可操作的項目基點，進行有效的拓展延伸。比如，三上“材料在水中的沉浮”，教學過程中設定拓展的活動項目為“揚帆破浪”，在實驗操作中學會選擇合適的材料制作精美的小船;四上“探索尺子音高變化”，設定拓展活動項目為“樂器小制作”，目的在于把科學與音樂緊密結合起來，帶領學生探究聲音的奧秘;五上“設計制作小賽車”，設計“賽車ING”，通過賽車比賽讓學生開動腦筋，選擇各種材料讓車子動起來，美起來。只要老師能夠用心開發，像這樣基于課本的項目活動還可以有更多。

（二）基于生活開展活動

科學課程標準指出：科學課程要引導學生利用廣泛存在于學校、家庭、社會、大自然中的多種資源進行科學學習，將學生的科學學習置于廣闊的背景之中，幫助他們不斷擴展對周圍世界科學現象的體驗，并豐富他們的學習經歷。

努力挖掘生活中的科學資源，選取貼近學生生活又容易引起學生探究興趣的內容，讓學生在充滿探究欲望的前提下開展活動，從而激發學生主動去揭示現象的本質。既獲得了知識，又增強了對科學學習的濃厚興趣，培養了自主探究能力。

我們可以以“看不見的空氣”為主題，開展多項目活動。“迷你小噴泉”“跳傘運動員”“轉動的風車”，帶領學生探究空氣流通帶來的各種變化，讓學生在實踐操作過程中對空氣有個全新的認識。

二、從個人探究走向團體協作

我國現代兒童教育家陳鶴琴認為，小孩子是愿意和其他伙伴一起玩的，他們喜歡合群，喜歡與伙伴們一起探索自然。STEM教育理念指出，要培養孩子們的協作能力。孩子們在項目操作的過程中并不是單打獨斗的，他們應該是處于一個團隊中，要依靠所有成員共同努力才能出成果。在科學探究活動中，教師要把重點落在團隊上，要求孩子們能夠分配好隊員的任務，合力把整個項目做好。

比如，組織教學“我是橋梁設計師”這一課，這個項目的任務是探索梁橋和索橋的不同特點，并設計一座50cm的（紙）橋梁。教師把目標定位在三個方面，一是知識概念，二是探究能力，三是人文素養。在研究能力方面，關注學生能夠與組員討論提出感興趣的問題，通過小組討論設計方案，并學會合理規劃，能記錄相關信息，在操作的過程中要不斷反思，組員討論對任務的過程進行展示與小結。在人文素養方面也提出了要具有團隊合作意識，懂得尊重他人，學會謙讓。可見教師們已經知道要轉變觀念，引導學生從個人的探究活動變成團隊合作完成項目。下面是這個項目活動的探究過程。

（一）提出任務

教師出示任務：能讓遙控小汽車從一張桌子到達另一張桌子，桌子間的距離是50cm。

引導學生關注橋梁的組成部分。

出示材料：A4紙吸管、透明膠帶、冰棒等。

播放意大利熱那亞路坍塌新聞，讓學生關注坍塌原因。

板書：自重

（二）執行任務

小組討論設計橋梁。

出示小組任務評價標準。

小組討論：橋梁設計方面的問題。

明確任務，分工操作。

制作橋梁。

調試反思改進。

（三）考查任務

測試遙控小汽車過橋

（四）評價任務

自我反思：圍繞項目從開始的設計到測試結束后的整個過程中反映出來的問題。

評價（互評，師評）。

這次活動從課始到結束都充分體現了他們的團隊精神，孩子們在通力合作的過程中學會提出問題，學會思考，學會探究，這是可喜的成果。

三、從零碎化走向系統化

STEM 理念指出，要解決真實生活中的實際問題，強調開展貼近日常生活的實踐活動，鼓勵開展“動手做”，重視“做中學”。如今STEM教育在小學科學教學中已經逐漸展開，但是在前期的工作中，科學老師們設定的活動比較隨意，沒有實地考察學校、家庭的條件，沒有很好地調查學生的學習現狀，因此實效性有待提高。小學科學老師要改變零碎化的教學思路，加強自身素養的提升，系統化地推進活動項目。

（一）確定活動主題

根據年級段學生的不同發展水平選擇活動主題，活動內容的梳理整編在上文已有闡述，結合課內和課外的資源，老師把這些資源整理成課程。主題活動可以分成大活動和小活動，每個班級根據自己的需要合理安排。

我們組教四年級的老師對本班學生分析之后，在四年級上冊確立了一個大主題活動：走進聲音世界。把這個主題活動拆分成幾個小主題：探究聲音密碼、會唱歌的易拉罐、簡易麥克風、水中音樂會。在開學的時候就把任務布置下去，讓學生去了解，去探究，去記錄自己的發現，在組內交流整理，老師對他們探究過程中提出的問題進行指導。所有的工作都在開始階段部署，做到心中有數、操作有序。

（二）規定活動時間

對教材進行梳理后，確立了一定的活動項目，教師們要抽出時間開展活動。根據科學老師的教學時間等情況，可以每兩周安排一節拓展課對孩子們進行項目活動的啟動、操作、交流等方面的教學工作。為了能夠保證課余時間的實效，規定每人每兩天探究科學主題項目活動不少于25分鐘，并且要求全組成員集中探討的活動必須每周一次。

（三）定期反饋展評

學生的積極性需要不斷地強化，因此要定期進行反饋、展示和評價，具體分兩個方面：一是學生的自我匯報，學生把自己記錄、作品定期展示匯報，老師從中了解信息;二是教師要跟蹤學生的活動進程，定期對學生的活動情況進行實時評價，關注他們在實際操作過程中呈現出來的各項能力，考量學生提出問題、解決問題的能力。

陶行知指出，要解放兒童的眼睛，解放兒童的頭腦，解放兒童的雙手，解放兒童的嘴巴，解放兒童的空間和時間，培養兒童獨立生活、獨立思考和創新能力。小學科學教育是一門奇妙的學科，它能夠有效地激發小學生與生俱來的對世界充滿好奇心的探索興趣，讓他們徜徉在科學世界，在實踐中體驗世界。STEM教育已經如春風一樣吹進小學教師們的世界，作為STEM教育理念里的重要學科——科學是不能落后的，乘著春風去改革去探索。在實踐活動中，讓學生習得跨越學科界限的知識內容，培養科學探究能力、問題解決能力和小組協作能力等，讓我們小學科學煥發出生機。

【作者單位：臺州市黃巖區北洋鎮中心小學? 浙江】