STEM教育理念下科學教學環節優化策略的研究

趙睿

摘要：STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四個學科的簡稱，STEM 教育在教學中引入各種學科的認知概念，不僅符合基礎學科發展的內在規律，而且在幫助學生學習和培養綜合能力方面起著重要作用。

關鍵詞：STEM科學教學

作為教師，在充分了解文化教育課程教學內容下，合理整合課堂教學內容資源，全面優化課堂這一重要教學環節，從而建立更加科學、更加合理的課堂教學基本結構，為學生順利、全面地理解和掌握各個學科知識提供良好的條件。

一、優化導入，整合多種學科認知資源

STEM教育理念的科學方法引入課堂后，老師根據學生的興趣特點，運用多種專業學科合理設計和匹配出學生感興趣的教學方案來，有效激發學生學習的主動性和積極性。將各個學科領域的相關知識融會貫通整合到課堂中，創造出輕松和諧的課堂教學和學習環境。這種和諧的氛圍能成功激發學生對科學知識的憧憬和潛在的動力。比如說，數學的認知水平無處不在，運用數學故事和數學例題培養學生積極思考分析的能力，教師也可借助多媒體等現代先進技術，成功運用到STEM教育理念中。多媒體具有強大的顯示功能，兼顧立體、真實、直觀、生動、感染力強等優勢，給學生帶來前所未有的視覺和聽覺的美好體驗，對活躍課堂氣氛，激發學生的熱情和提高課堂教學效率，發揮著不可估量的作用。

例如：在《植物的不同和相同》課堂導入時，老師使用多媒體交互功能來播放一組蕨類植物的圖片，畫面逼真、生動有趣，學生很快地不但認識蕨類植物還認識了紅彤彤的蘋果、黃燦燦的大豆、綠瑩瑩的黃瓜、羞答答的楊柳樹、筆直挺拔的白樺林，大千世界、千姿百態。學生們表現得積極而踴躍。有的學生說：我可以看到路旁的梧桐樹，并且還能聞到淡淡的梧桐花香呢;還有的同學說：我能看到花園里的月季花和美人蕉。這時老師繼續提問：蕨類植物主要特征和其它植物的區別在哪里呢？教師利用多媒體展示豐富的圖片、動畫，鼓勵學生進行現場認知、理解和分析。多媒體技術廣泛地應用于教學中，為學生提供了一個更好的學習環境，利用多媒體技術和實際生活緊密相連，由植物認識到環境的重要性，植物的生長離不開環境，那么我們人類也一樣，環境造就了人，認識到保護我們賴以生存的地球生態環境平衡是我們的使命和責任，以及怎樣用科學的方法降低各種污染和去除有害氣體等等方面。通過相同和不同植物的區分，引出保護環境的概念，并運用物理、化學和數學的科學知識解決環境污染的問題。通過這堂課，使學生不但能夠對相同和不同的植物出色地完成觀察和分析，還能把抽象的化學、物理、數學等領域有機地結合起來。

二、優化引導，拉近科學現實認知距離

傳統的課堂教學主要是以教師為主導，老師在講臺上滿堂灌，學生在下面被動接受的畫面場景，課堂上的氣氛單調而凝固，使學生感到枯燥乏味，致使學習興趣和效率低下，STEM教育理念介入之后，可以整合優化各學科資源，以扭轉以往課堂教學效果不盡人意的局面。各種學科認知水平廣泛深入和滲透，極大地改善了課堂教學氛圍，提高了學生參與的熱情和主動性，在老師的引導下，大家積極主動的配合，進行詳細的分析和論證，不僅可以培養學生互幫互助的團隊精神，而且學生之間的友誼也得到了升華，在深入教學活動中，加深了對課堂內容的認知，從而高效地完成課堂教學

內容。

例如：學習《生命離不開水》時，教師積極引導學生：水由哪里來？生長中植物的水分是多少？怎么比較？學生們進行了熱烈的討論，并用事先準備好的各種植物和工具展開榨汁和取水活動。有的學生用刀子拍、有的用錘子打、有的干脆上五指掌、更有的學生帶來了榨汁機，課堂上充滿了歡樂的氣氛。老師要求學生先自己進行比較、理解和認知各種植物的水分含量的區別，通過對比，梨的含水量要高于蘋果、蘿卜的含水量比土豆高等等一系列的結果。教師在多學科認知水平的幫助下，積極地指導學生進行各種操作，理論和實際有機地結合起來。讓學生使用各種工具擠水，這些工具和技術涉及數學、力學、電學、生理學等相關的基本認知。在實踐操作中，加深了學生對各種植物水分的了解，進一步把各個學科領域的知識滲透進來，從而促進各門學科的學習和發展。

三、優化實驗，培養綜合學科思維能力

STEM教育科學理論包含了大量的實驗內容，這種科學方法是課堂教學的關鍵切入點。教師應對涉及的各種問題用實驗的方法進行驗證，并持續優化實驗驗證方法，以便更科學的解決問題。鼓勵學生充分利用這種行之有效的方法，不斷探索和提高更多更新的操作方法和技能，引導學生相互學習交流并開展學科領域的學習和研討，幫助學生逐步建立科學研究實驗的認知，用實驗來支持科學理論的正確性，從而促進學生形成科學的理論知識和科學實驗完整的識別知識體系，為學好各個學科奠定基礎。

例如：在學習《紙》相關內容時，老師讓學生在上課前準備好各種各樣的紙、繃帶、鐵絲網、棍子和豆漿等。老師首先要求學生分組研究各種紙不同的特點和用途。每個小組開始采取行動，很快就取得了科研成果：光滑細膩的紙、粗糙的紙、紙板、軟紙、吸水率高的紙、吸水率低的紙等各式各樣的紙。緊接著，老師指導學生用預先準備好的材料做一張紙。將舊報紙浸入冷水中，用木棍搗碎，再把豆漿倒入搗碎的廢紙容器中，做成紙漿原料，再用鐵絲網過濾，最后均勻地鋪開放在白色紗布上，在太陽光下暴曬，待水氣完全蒸發后，最終獲得成品紙。在教師的指導下，學生進行紙的實驗，所涉及各個領域跨學科知識的教學內容實踐，從力學、化學、歷史、語文等方面具有非常明顯的滲透。在實踐過程的中，學生不但圓滿地完成了神奇的造紙實驗，還提高了各個學科的綜合思維

能力。

綜上所述，STEM教育有利于提高學生科學知識的整體素質。教師開展跨學科課程教學，不僅為學生學習橫向認知創造了條件，而且有效地提高了學生學習各個學科的效率，將STEM教育理念整合到課堂教學中，成為各個學科緊密相連的紐帶，互相促進，共同發展。