基于綜合實踐活動的STEM教育應用模式及對策

陳劍峰

(寧波市江北區莊橋中心小學 浙江寧波 315032)

一、STEM教育的概念

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四個英文首字母的縮寫，簡言之，STEM教育就是科學、技術、工程、數學的教育，但現實問題往往無法單憑STEM中的某一門學科知識來解決，必須依靠多學科的協同，因此，關于如何綜合運用STEM知識解決現實問題的能力的教育，也就是STEM素養教育。

二、STEM教育在綜合實踐活動中的應用

（一）驗證型STEM教育應用

驗證型STEM教育應用的目標是學習者完成對已知結果的驗證，例如定律或現象，但這些定律或現象并不是此類應用的重點，怎樣通過STEM知識的綜合運用來驗證這些結果并達到加深理解、領悟科學才是其關鍵[2]。

比如，“液體的熱脹冷縮”的課程設計，其步驟可以這樣安排：1.明確問題：水在受熱或受冷后，體積會發生變化，怎樣才能得出這個結論，經過實驗測試得出兩組數據的對比得到驗證；2.方案設計：采用錐形瓶、熱水、冷水等實驗工具，分別設計出不同的方案；3.方案評估：師生之間互相探索，對可能出現的問題進行改進，如水是透明的看不清，水面上升不夠明顯等問題，以保證得到的數據、現象具有可行性；4.方案實施：小組成員按照評估后的方案進行分工，有步驟地開展實驗驗證計劃；5.數據分析：通過實驗數據的分析，得出水具有熱脹冷縮的性質。在此基礎上，其他的液體，如醬油、黃酒、牛奶等進行分組實驗，記錄數據，反饋實驗結果，得出這些液體都具有熱脹冷縮的性質；6.交流反思：同學間相互交流，分享實驗過程，對他人提出合理化的建議。教師隨機點評，做好對活動過程的指導和總結。

（二）探究型STEM教育應用

探究型STEM教育應用的目標是去發現并解釋學習者未知的現象，無論是探究過程還是解釋現象都將綜合運用STEM知識，從而培養學習者的探究精神和探究能力。

如在探究物體的沉浮跟什么因素相關時，可向學生提供一些如泡沫、木塊、蠟燭、硬幣等他們熟悉的物體引導他們猜測是沉還是浮。接著，教師提供實驗設備和研究物體，讓學生分組進行相關的實驗操作，驗證物體的浮沉情況。學生通過小組討論，設計實驗方案，仔細觀察、準確記錄，驗證自己的猜想。最后，教師根據實驗生成的情況，引導學生思考不同材料構成的物體在水中的浮沉與什么因素有關。

因此，STEM探究性應用模式的應用，有利于學生學會發現、分析并解決問題，能夠培養他們的探究興趣和意識。

（三）制造型STEM教育應用

制造型STEM教育應用的目標是讓學習者通過STEM知識的綜合運用去完成一個已有形態物品的生產和改良，其核心是對學習者工程實踐能力的培養；考慮到學習者必然經歷一個從模仿到改進的過程。

在莊橋中心小學與新西蘭奧爾巴尼小學開展的STEM課程中，授課者借助STEM制造型應用模式優勢，在課堂教學的動手操作階段，帶領學生進行不同形式的制作，提升學生實踐動手能力。如制作生活中比較常見的“萬花筒”，首先，教師以激趣的形式引起學生的注意力，激起學生想親自動手制作的欲望。在此基礎上，教師可以多維度引導學生已有的生活經驗和掌握的知識，利用常見的生活物品，如紙板管（薯片盒）、透明玻璃紙（糖紙/包裝紙）、玻璃、彩色筆等，進行小組設計，合力制作，作品展示。接著，組織學生進一步討論、思考，改進制作的“萬花筒”模型。最后，再進行分享和反思，讓學生把理論與實踐互相交融，同時使學生的興趣和動手操作能力得到極大的提升。

（四）創造型STEM教育應用

創造型STEM教育應用的目標是讓學習者通過STEM知識的綜合實踐活動去完成一個創新物品的設計和制造，其核心是創新的設計。

校“創客節”活動，通過“走近發明家”—“找找發明小技巧”—“小小發明我也行”三個階段，“問題與思考”“學習與探究”“實踐與體驗”“總結與交流”“拓展與創新”五個活動環節，培養學生認真觀察、善于實踐的習慣和創新意識，使學生感受到發明的樂趣，體會到發明不是高深莫測的事情，增強創意發明信心，并將自己所學的知識應用于生活實踐。創造型應用模式為學生提供了一個可以創造的平臺，有利于學生綜合技能進一步得到發展與提升。

三、STEM課程開發策略

STEM教育課程，就是每一堂課都包含了科學、技術、工程和數學的教學目標和知識點，做到了學科的融合和知識的貫通。因此，接受 STEM教育的小朋友，都能夠觸類旁通，對科學世界的認知度也要比一般情況下更深刻。由此可見，我國小學對STEM教育課程的建設具有非常大的需求。

（一）挖掘生活中的STEM素材和資源，因材施教

STEM課程除了學習所謂的高大上的技術和資源，教師也可以根據當地的資源開發STEM課程。例如，某地的水資源污染嚴重，教師結合這一現實問題，分析其涉及的各個學科領域的知識，組織學生思考如何治理水污染。這樣的課程來自于現實生活，與學生的生活經驗密切相關，學生不會感覺到很陌生和遙不可及，并且能夠激發其學習興趣。生活中的STEM教育素材非常多，需要教師善于發現。

（二）讓學生參與STEM課程的內容選擇，發揮其主人翁角色意識

一直以來，在學校教育里，課程的內容都是由教師來確定，教師教什么，學生就學什么。STEM教育并未納入學校的課程體系，為了激發學生的學習興趣，教師完全可以根據學生的意愿開發課程。教師可以將已篩選過的適合STEM課程教學的內容主題發給每個學生，統計學生想要學習的主題有哪些，再對該主題進行詳細的內容開發，這樣開發出來的課程則會既符合STEM課程的核心內容要求，又能滿足學生的學習需求。

總而言之，綜合實踐活動和STEM教育的目標都是更好地培養學生的創新精神與實踐能力。教師可以借助STEM教育模式多樣化的優勢，不斷促進學生個性化的發展。