科學STEM教育中學生創新能力的培養

俞斌

隨著教育改革的推進，培養創新型人才越來越成為各級學校所討論的話題。小學科學是一門讓學生對世界有一個初步認識的學科，其中包含了很多方面的自然科學，可以在很大程度上發揮培養學生創新能力的作用。STEM教育作為培養學生科學素養的工具，運用在小學科學教學中，可以很好地培養學生的創新能力。本文將對STEM教育做一個闡述，結合科學學科的特點，論述小學科學開展STEM教育的可行性，并且提出培養學生創新能力的具體方法。

STEM是科學、技術、工程、數學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、實現與自然界的和諧共處、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。小學科學所包含的內容較多，與STEM教育所對應的內容有很高的契合度，因此，小學科學開展STEM教育以培養學生的創新能力有著很大的可行性。

一、小學科學開展STEM教育可以培養學生創新能力

STEM教育包含了科學、技術、工程、數學等四方面的內容，而小學科學是學生認識自然科學的一門啟蒙性學科。由于小學階段還無法細分物理、化學、生物等自然學科，因此小學科學不僅包含我們日常所熟知的一些物理知識，還包括化學、生物學等知識，甚至還有一些地質學、氣象學、工程學知識在里面，可以說是包羅萬象。除了數學這門學科外，小學科學幾乎囊括了STEM所有的內容。雖然內容淺顯了一些，但是對于激發學生探索自然界的興趣、開發學生的智力還是有很大幫助的，并且可以很好地與STEM教育結合起來。例如，冬天在門的上下兩端掛兩個紙條，打開門會發現上面的紙條向屋外飄，下面的紙條則向著屋內飄。這是因為冬天外面的空氣比屋內冷，而冷空氣密度要大，因此外面的冷空氣都聚集到了門的下方，然后進入屋內，就帶動下方的紙條飄向里面。而屋內的空氣較熱，熱空氣在上層聚集，因此屋內的熱空氣又從大門吹向了室外，使得上面的紙條向外飄。這是通過科學分析來得出自然界的規律，而熱氣球也是利用了空氣密度和空氣流動的原理，使得熱氣球可以實現升空。制造熱氣球要運用工程學的知識，考慮怎樣的工程設計才能利用這一自然規律使熱氣球升空，還需要涉及一些技術性方面的問題。這就很好地將STEM運用在了科學教學中。小學生無法做熱氣球，可以用孔明燈代替。

二、小學科學STEM教育中學生創新能力培養的具體方法

（一）創設情境教學，激發創新靈感

科學的進步離不開問題的提出。開展情境教學，老師可以在上課前給學生一些思考的問題，激發學生學習探索的欲望，培養學生思考和創新的潛力。在正式上課前設置一些與本節課內容有關的問題，并且這些問題要讓學生感興趣，讓學生愿意去思考，然后以問題為出發點，開展課堂教學。例如，在學習《熱量的傳遞》一課時，老師可以向學生提出“杯子里的熱水為什么會變涼”“房子應該如何保暖”兩個問題。這看似不相干的兩個問題，本質都是熱學中的能量交換。在讓學生思考一段時間后可以讓學生進行討論，最終得出學生自己的答案，并挑選學生進行回答。緊接著老師便可以帶著學生開始學習。這兩個問題的設置，前一個是讓學生去根據現象發現自然界的規律，后一個則是讓學生根據所學到的知識去思考房子如何保暖，這就涉及了技術和工程學的內容。學生明白了熱水變涼是由于熱水比周圍溫度高，因此發生了熱傳遞，從而將熱水的熱量傳遞到了周圍的空氣中。他們在考慮房屋如何保暖時，自然就會考慮到如何才能讓屋內的熱量不傳遞到外面，從熱傳遞的角度去思考，學生將這二者結合起來，無疑大大提高了他們的創新創造能力。

（二）讓學生自己動手，實現理論與實踐的結合

STEM教育之所以在現代備受推崇，就是因為其獨特的教育體系：將科學的理論與工程技術的實踐結合在了一起。人智力的開發就是對知識學習理解的過程，而創新則是對所學知識融會貫通并且運用。因此，在科學課堂上讓學生學會知識只是第一步，還應該讓學生根據這些知識去自己動手實踐。比如，在學習《做個太陽能熱水器》這一課時，老師在課堂上教給學生太陽能的原理，再讓學生回家后自己動手做一個太陽能熱水器。由于太陽能熱水器主要是由可吸收太陽能的材料制成的，而可以吸收太陽能的材料不止一種，教師告訴學生教材上所說的材料可以用其他代替，看看誰做得最好，讓學生的思維不被局限在教科書上。小學生爭強好勝的心理比較強，這樣回去后他們就會積極思考，查閱資料，力爭完成一個獨一無二的作品。學生在動手實踐的過程中，不僅將所學到的知識進行了鞏固和運用，更加入了他們自己的思考和探索，對學生創新能力的提升有很大幫助。

三、結語

綜上所述，STEM教育作為一種新型的培養高質量人才的教育方式，為綜合型和創新型人才的培養提供了一個新的方向。本文分析了STEM教育運用在小學科學教學中培養學生創新能力的可實施性，并且提出了在小學科學中運用STEM教育培養學生創新能力的具體辦法，相信將來STEM教育會在小學科學教學中為培養學生的創新能力發揮越來越大的作用。

【作者單位：桐鄉市洲泉鎮中心小學? 浙江】