基于STEM理念下的初中科學概念教學設計

江錦君

【摘 ?要】本篇文章主要側重研究初中科學概念教學中存在的問題，并且吸取一定的科學知識理念，從而對教學知識進行分析研究，并初步確定杠桿科學概念教學實施階段中的STEM概念教學模式，從而應用到初中教學之中。

【關鍵詞】STEM教育;初中科學;概念教學設計;分析

前言：

科學概念是知識的組成，是確定科學知識理論結構的重要基礎。學生能否掌握具有科學性的概念知識是教育發(fā)展研究的必要前提。因此，科學性的概念知識教學是學生形成科學知識概念的基本途徑，是教學最基礎、最重要的內容之一。

1 現狀分析：初中科學概念教學的現狀

概念教學在目前我國初中教學中具有重要的主導地位，因此，教師對所學概念的知識教學應十分重視。但從初中科學知識與新概念課程教學的專題問卷，進行調查和數據進行統(tǒng)計，發(fā)現主要存在以下幾點問題：

1.1學生方面

對我校學生進行了抽樣調查分析，根據數據結果整理得出概念，學習行為發(fā)現“做大量習題學習”和“背誦記憶學習”占90%左右。針對這種因素，具體是什么原因造成很多學生以強加記憶為學習方法來代替概念學習。

1.2教師方面

針對初中學生非常低效的開設概念學習課程，在對初中學校教師開設科學概念課程的教學行為進一步調查，整理統(tǒng)計數據得出科學教師對于概念教學學習進行了分析。從中可以明顯發(fā)現，絕大部分初中教師在學生進行數學概念思維教學時，重物理概念思維講述，輕數學概念思維建構，缺乏對具體數學概念的基本科學定位和正確理解，阻礙了中學生進行概念主義思維的橫向發(fā)展。

2.模式確定：初中科學概念教學實施STEM教育的途徑

筆者根據初中科學理念與課程教育概念結合教學理論，研究建立了關于科學概念的初中教學理論模型。

基于STEM教學理念的建構初中科學概念探究教學模式，將圍繞核心概念問題展開，在初中教學情境下，教師需提出一個核心概念問題，學生通過運用包括STEM四個不同方面的初中科學知識和初中科學概念探究思維來進行問題研究，解決核心問題并最終完成科學概念。這樣的綜合教學模式，一是突出所學知識的實際內在聯(lián)系;二是鼓勵廣大學生通過綜合性地運用學科相關所學知識，創(chuàng)造性地解決實際問題。根據以上兩種教學發(fā)展模型分析，可將新的教學發(fā)展途徑劃分為4個教學步驟，來組織進行。

第1步：根據概念分析建立問題情境。創(chuàng)設的教學情境還需能夠引導學生主動發(fā)現實際問題，并能綜合應用于STEM教育的基礎學科知識，引出教學概念。

第2步：引導學生以問題小組為研究單位，運用STEM等知識，系統(tǒng)進行實際問題研究，并學習收集相關問題的解決方法和分析數據，建構問題概念。

第3步：引導學生在小組間溝通交流互相討論，設計并提出能夠解決實際問題的最佳解決方案，深化問題概念。

第4步：引導學生學習利用新概念建構的基本概念方法解決新建構問題，應用新概念。

3 .教學實踐：凸顯STEM理念的杠桿概念建構

杠桿概念是基于初中自然科學，初中教學模型設計過程中的重要教學概念，本文將通過結合初中科學概念STEM杠桿教學理念，基于初中教學模型設計實驗模型，以及在2016年浙教版初中下冊自然科學課程教材第三章第4節(jié)《簡單機械——杠桿》中的杠桿教學內容和以杠桿為教學范例，建立以典型杠桿概念問題理論探究為主要教學中心的初中科學概念STEM典型杠桿教學理念的教學模型進行設計。

本第節(jié)課對于杠桿基本概念的基礎知識體系建構，已經充分體現了STEM教育的基本理論實踐要求。通過學習引導學生主動獨立思考，如何有效地地拔掉這些鐵釘子，讓學生深入地地理解我國現代科學、技術、工程、數學四大交叉學科，不同領域之間的相互協(xié)作關系，逐步通過獨立思考建構一套科學化的杠桿關系理論模型。最后讓學生思考并找出當手拿物體抬起時、當踮起腳尖時人體中杠桿的五要素，又將概念與工程聯(lián)系起來。

4 .實踐反思：基于STEM理念的初中科學概念教學實施建議

科學理論研究工作基于一種類似模型STEM新型科學理念的概念模型，做了一次本土化、學科化、操作化的理論分析與科學理論研究實踐，初步分析研究出了探索方案設計，并提出基于一種模型STEM新型科學技術理念的模型和初中教學理論實踐的設計方案示意圖，并將其廣泛應用在科學理論概念模型教學實踐課堂中。在開展課程應用教學理論實踐中，認真研究總結并提出了關于綜合研究實施STEM應用教學理念，科學教育概念的新課程應用教學，有效教學實踐經驗建議。

4.1"工程"的選擇要適切

圍繞概念引出的工程要有以下三個層次的特征：

4.1.1真實性

教師不僅需要注意創(chuàng)設真實的教學設計問題以及教學情境，并且在實施建筑工程教學設計管理教學中，對教學環(huán)節(jié)中的每個教學問題以及環(huán)節(jié)，要求所做到的都具有一定的教學知識性和梯度性，由深變淺化簡，由易入深，吸引中學生的自主學習力和興趣。比如，在建構一個基于杠桿概念模型的數學課程教學中，如何正確用手撬起一根黑色木樁上的一根黑色釘子，再發(fā)展到用一把新的螺絲刀怎樣更有能力地撬起的一根釘子更容易，問題層層疊疊，走向更加深入，再通過一次引導每個學生三次的數學動畫課和圖形練習，來幫助建立一個新的杠桿概念模型。

4.1.2注重學科性

工程中的需要必須包含大量的基礎知識與專業(yè)技能，通過對工程核心技術問題的分析拆分，獲得更為細化的基礎知識與專業(yè)技能。STEM技術理念組是涉及一個學科中所有相關基礎知識、關鍵技術概念的整體組織，具有可以跨越多個不同學科研究領域的特殊重要性。

4.1.3延伸性

學術研究問題分析具有深入探討和不斷拓展延伸的學術價值，有利于發(fā)揮并挖掘的巨大學術研究潛能。比如在常用杠桿人體運動基本概念第一課的具體教學中，延伸而引導，讓學生從中尋找一些日常生活工作中的常用人體杠桿，以及學生了解一些人體杠桿運動過程中的一些常用杠桿等。

4.2學科的整合要聚焦

教師認為需要努力探索克服以往零散知識片段中的復雜課程內容和教學活動，聚焦現代科學概念，引導中學生通過運用現代科學技術原理，進行問題探究、數學計算、技術理論基礎知識與科學技能的綜合訓練等方法，來快速準確完成各項科學技術。比如，在一個物理杠桿到圓這個概念教學中，撬起一個木樁上的釘子這項新的知識中，涉及杠桿到圓的一條切線和一個支點，如何充分運用一些基礎數學知識作為線索來牽引出一個數學杠桿到圓，作為整個概念理論教學過程中的一個數學核心力臂。鼓勵中學生教師在正確掌握教學核心知識概念上，可以不用花更多的時間深入透徹對其進行教學理解，避免對教學基礎知識內容的完全覆蓋。

4.3概念的應用要開放

教師可以應用概念性和遷移性地方法，解決實踐中的新概念問題，以有效促進學生對新概念的橫向深度學習。將建構的杠桿運動模型橫向延伸到一個人體運動中的杠桿、展示學生藝術作品、小組互動交流問題匯報等多種形式，共同研究解決學校生活學習中的新技術問題，最終真正達成師生深度融合學習。教師在數學概念的實際應用教育過程中，應引導學生發(fā)展留出足夠的理論認知發(fā)展空間和實際操作實踐空間，重視培養(yǎng)學生的活動體驗和學習興趣發(fā)展，鼓勵培養(yǎng)學生的發(fā)展創(chuàng)新主義思維。

5、結束語

教師可以結合學生的學習能力，適時設置學生發(fā)展教學目標，使學生牢固掌握科學知識的基礎上，開展更深層次的科學探究。因此，教師在開展初中學生科學概念教學活動中，充分研究借鑒和探索，吸收初中STEM技術的教學理念、方法和教學內容，對提高學生的初中STEM科學素養(yǎng)水平，具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1]任偉，李遠蓉.基于STEM教育下的中學化學教學模式初探[J].化學教與學，2015（7）：10-12.

[2]宋巧穎，黃燕燕.基于STEM教育的課堂教學設計[J].閩南師范大學學報，2017（2）：128-131.

[3]王玥月，陸建隆.凸顯STEM教育的初中物理教學設計初探[J].物理教師，2017，38（2）：41-43.