STEM理念下小學科學探究教學實踐

宗若燦

導 讀：

STEM教育已成為我國課程改革關注的熱點。小學科學課程以培養學生的科學核心素養為宗旨，強調以科學探究為重要的學習方式。小學科學與STEM教育有著廣泛的融合度，在科學課程中滲透STEM教育，可以有效提高學生的科學探究能力，促進學生科學核心素養的提高。

1986年，美國國家科學委員會首次提出STEM教育概念。之后STEM教育便走入了課堂教學，現在已經成為國內外基礎教育課程改革的重要趨勢。STEM是融合科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）于一體的綜合教育，它是以項目或問題驅動的方式進行活動，在活動中強調從多學科、多角度創造性地解決實際問題。學科知識的獲取是STEM教育的基礎，而能夠理解學科知識之間的內在聯系是STEM教育的本質。小學科學以培養學生的科學核心素養為宗旨，科學探究是學生學習科學重要的學習方式，將STEM教育理念融入小學科學教學，可以促進學生通過解決問題，不斷提高自己的科學探究能力。

一、將理念融入課堂教學，是STEM教育的重要基礎

課堂教學是學生科學學習的主陣地，教師應該把STEM教育理念融入科學課堂教學之中，通過項目驅動的教學方式，促進學生在解決問題的過程中深入展開科學探究。教師首先要創設一個真實的探究主題，然后通過師生共同討論與交流，明確所要探究的問題，在此基礎上制訂出完善的探究方案，最后利用多學科的知識進行深入探究。枯燥的文字很難激發學生的探究興趣，而項目式學習可以在最大程度上挖掘學生的創新能力，使學生親自動手，在做中學，在學中思。

例如，在“怎樣得到更多的光和熱”一課的教學中，教師利用太陽能熱水器引出討論的主題，經過師生討論和梳理，提出了探究的問題：太陽能熱水器的傾斜角度是多少才能適合本地使用。這是一個模擬實驗，經過討論，學生制訂了探究方案：1.制作不同傾斜角度的太陽能熱水器。2.上午9點的時候，將制作完成的太陽能熱水器朝南放在操場上，到了下午1點的時候，測量熱水器水溫的變化。3.測量出本地中午太陽高度角。4.根據測量結果，找到太陽能熱水器傾斜的角度與太陽高度角之間的關系。制作太陽能熱水器都需要什么材料，這些屬于工程問題。經過討論學生確定了實驗材料和基本過程：用8支大小相同的試管代替太陽能熱水器的真空管，然后將等量的清水分別倒入8支試管內，用8個帶孔的橡皮塞分別塞緊試管，再將8支溫度計分別插入試管內。用廢舊的展板做太陽能熱水器的支架，支架要做成L型，這樣8支試管斜靠在背板上，太陽能熱水器才能穩定。背板上要挖出8個高低不等的凹槽，這樣8支試管才能以不同的傾斜角度擺放，這就需要用數學的方法計算出8個凹槽的高度。在設計完草圖后，還需要做出太陽能熱水器的支架，這是技術問題。經過不斷努力，學生最終計算出了適合當地太陽能熱水器的傾斜角度。

二、開展課外探究活動，是STEM教育的重要途徑

課堂探究僅是學生科學學習的一部分，課外探究為提升學生的科學探究能力提供了更加廣闊的天地。教師應該開展各種豐富的課外探究活動，激發學生探究的興趣，提高學生的科學素養。為了有效地激發學生開展課外探究活動的興趣，教師可以成立課外探究活動小組，選好活動的主題和探究的內容。主題確定之后，師生就一起開展項目化學習活動。這個過程也是一個完整的探究型學習的過程，學生在不同學科有機融合的項目中，圍繞著明確的主題和目標，在真實情境中發現問題，解決問題，自主建構知識。教師要指導學生探究的方法，幫助學生制訂詳細的探究計劃，積極參與學生課外探究的過程，對整個探究活動給予必要的指導。

例如，在學習完“校園里的植物”一課后，教師成立了研究校園植物的課外探究活動小組，經過調查發現，學生對植物的葉、花的話題非常感興趣，于是確定了本次課外探究的主題是研究葉子和花朵。師生經過共同討論，確定了具體的探究內容：1.研究樹葉（花朵）的結構;2.研究樹葉（花朵）的形狀;3.研究葉序的類型;4.研究樹葉（花朵）的功能;5.制作樹葉（花朵）的標本;6.制作樹葉（花朵）的粘貼畫;7.制作葉脈書簽;8.制作葉脈花。學生在研究的過程中出現了一些問題，有許多植物學生根本不認識。為了解決這個問題，教師引導學生利用“花伴侶”“形色”等識別植物的軟件進行識別。只要在智能手機中打開這些軟件，對植物拍照后，這種植物的名稱及相關介紹便會出現。各課外小組經過充分的探究，對植物的葉子和花朵有了深入的了解，他們將自己的研究成果用科普論文、科普小報、植物粘貼畫、葉脈花（書簽）、科學DV紀錄片等形式進行了展示。在整個研究植物的活動中，學生能夠有計劃、有組織、有分工、有合作、有條不紊地進行探究，有效地提升了自身的科學素養。

三、解決生活中的實際問題，是開展STEM教育的有效手段

掌握科學知識并不是STEM教育的目標，把知識應用于生活，讓學生在生活中發現有趣的、富有挑戰性的問題，然后綜合運用所學知識解決實際問題，這才是STEM教育的重要目標之一。教師應該創設真實的情境，引導學生分析生活現象中的科學問題，使學生發現其中可以探究的問題，然后制訂詳細的探究方案，在具體的探究活動中經歷知識的運用、思維的發展碰撞，在合作交流中不斷反思，在解決問題中提高科學探究能力。

例如，班級中有學生發現，到了冬至前后，自己家所住的一樓采光很少，而有些小區一樓的采光卻很好。前后樓之間的樓間距是多少才能保證后樓有充足的采光呢？于是教師便組織對此問題感興趣的學生進行深入探究。教師首先組織學生上網搜索本地關于采光問題的法律規定。學生收集資料后發現，本地規定冬至日要保證一小時的滿窗日照時間。經過研究，學生準備成立兩個探究小組，第一小組通過計算得出本地的日照間距，第二小組通過動手實踐得出本地的日照間距。學生通過解決生活中的實際問題，不僅提高了科學素養，更激發了深入探究的熱情。

四、開展主題科技活動，是開展STEM教育的助推劑

通過開展生動有趣的主題科技活動，可以激發學生科學探究的興趣，激活學生在探究中的創新能力。學校可以定期開展一些與科學內容有關的主題科技活動，如科學調查體驗活動、科學創新比賽、科學攝影活動、科普知識講座、科學表演活動、航模比賽、水火箭、雞蛋撞地球等。在主題科技活動中，學生可以通過收集資料、動手創作、交流反思，更好地了解科學探究活動，促進科學素養的提高。

例如，我們每年十月都會開展以“放飛夢想，做科技達人”為主題的科技運動會，為學生提供參與科技探究的文化氛圍，鼓勵學生在實踐中創新。科技運動會的內容分為四個項目：科技表演項目，包括魔術揭秘、科學微電影、科技表演秀、機器人創新表演等;科技競賽項目，包括雞蛋撞地球、紙橋承重、水火箭比高、鐵絲陀螺比久、紙飛機比久、機器人競賽等;科技展示項目，包括科學幻想畫、科普知識小報、科普論文、植物園成果匯報、科學調查體驗活動、各種粘貼畫、3D打印等;科技參觀項目，包括參觀市科技館、氣象臺、地震局、博物館、消防局、西炮臺教育基地及VR體驗活動等。

STEM教育絕不是高大上的項目，而是一種教學理念和學習方式，強調學生自主參與，綜合運用多學科知識解決實際問題。小學科學教學中融入STEM教育，教師要注重學生的工程實踐，使學生在做中學，在學中思。STEM教育在我國起步晚，卻得到了長足的發展，只要我們以學生的核心素養發展為目標，在學科教學中積極開展STEM教育，就會取得豐碩的成果。

（作者單位：遼寧省營口市營口實驗學校）

參考文獻

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