STEM教育與科學課教學融合途徑分析

◇俞曉東

【作者單位：德清縣乾元鎮中心小學浙江】

STEM教育融合小學科學教學，能夠提高學生的創新意識和實踐能力，對于小學生科學素養的培養具有重要的意義。科學教師可以從改進教材活動、開放學習形式、借力智慧課堂等途徑實現STEM教育與小學科學課堂教學的有效融合。

如今，STEM 教育逐漸被教育專家、一線教師等各方所認同，開始在我國小學教育中生根發芽。科學教師嘗試將STEM教育與小學科學課融合，以實現常態化STEM教育。但是，很多科學老師對STEM教育的認識不足，缺少實施STEM教學的項目素材和有效的教學策略。諸多難題導致STEM教育與小學科學課的融合往往停留于形式，難以觸及本質，很難發揮出最終的效益。本文就STEM教育和小學科學融合的途徑進行探析，為科學教師實施STEM教學提供借鑒。

一、改進教材活動，挖掘STEM 教育與小學科學融合的項目素材

2017年發布的《義務教育小學科學課程標準》的課程內容在原先實驗稿“物質科學”“生命科學”“地球與宇宙科學”三大領域的基礎上增加了“技術與工程”領域。教科版小學科學教材中，《做個太陽能熱水器》《制作小桿秤》《建高塔》《造一座橋》等很多工程制作類的課例，由于其實踐性、綜合性等特點，在學習方式上與STEM教育不謀而合，有著與STEM教育融合的先天基礎。

在STEM教育模式下，科學教師可以突破教材中器材、時間和場地的限制，以問題引導、任務驅動等方法組織學生自主地完成探究活動，以此實現教材活動到STEM項目的改造、升級。科學教師在開展教學活動時，要突出工程規劃和數學工具的應用，著重培養學生的STEM素養，提升學生解決實際問題的能力，促進學生創新能力和實踐能力的發展。

比如在學習六年級上冊《建高塔》一課時，教材活動讓學生用礦泉水瓶來建立高塔模型，從中知道上小下大、上輕下重的高塔承重原理。如果用胡蘿卜、牙簽等材料代替礦泉水瓶，這樣一個小小的改進就可以讓“建高塔”這一課堂活動升級為STEM項目。學生用生活化的材料作為支架，通過理論梳理、圖紙設計、模型建造、互補提升等環節，把所學所想轉化為可塑造、可測量、可評價的框架模型，在設計、交流、改進過程中搭建起可視化的思維高塔。這不僅培養了學生自主思考的能力，還提高了學生的動手能力，真正地發揮了STEM 教育模式的優勢。

二、開放探究形式，提高學生合作式項目學習能力

在傳統小學科學課堂教學中，學生的探究時間比較短，學生思維被迫跳躍式前進，難以體驗到項目式學習的綜合性。在STEM教育模式下實施科學課教學，教師要開放探究形式，將課堂實驗、調查訪問、實地考察等方式結合起來，組織學生開展完整的項目學習活動。教師應鼓勵學生發現問題，嘗試按照自己的想法去解決問題，允許學生在合作中產生爭議，在試錯和糾錯的過程中共同成長。

比如在學習四年級“我們的身體”這一單元后，同學們受到教材“資料庫”中“肺與心臟的工作”這一部分閱讀內容的啟發，提出拓展延伸問題：吸煙會對呼吸系統產生怎樣的影響？雖然這不是教材學習內容，卻是學生自發形成的一個可實施的STEM學習項目。為了研究吸煙與呼吸系統之間的關系，學生通過自主查閱資料等方法學習煙草相關知識；自由組合成學習小組，設計問卷，開展家庭調查和到超市、小賣店實地采訪，對調查結果進行數據分析，了解煙民的吸煙行為動機、控煙面臨的困難以及煙草的市場銷售情況；利用礦泉水瓶、棉花、注射器等材料設計模擬實驗，觀察、推測吸煙對呼吸系統的影響；觀看視頻，直觀了解內窺鏡下煙肺的病變情況；設計倡議書，借助學校微信公眾平臺，向家長和社會發出心聲，以“小手牽大手”“學校帶動社會”的方式，呼吁社會上更多的人加入“拒絕煙草”的隊伍中來。在這樣一個完整的、長周期的學習項目中，學生綜合運用了科學、數學、技術手段，突破了理論與現實的屏障，所學所得是在傳統課堂學習中無法實現的。

三、借力智慧教育，為學生交流展示搭建平臺

STEM教育和傳統的教育不同，其強調的是動態教學。學生的學習行為是在實踐中完成的，邊做邊學，學以致用。交流研討是學生推進學習活動的重要途徑，也是學生思維發展的關鍵環節。在傳統課堂中，由于有些實驗現象很難通過紙筆記錄，學生在活動中遇到的困難和解決困難的過程也難以再現，所以實驗后的交流、研討始終受到載體的限制。

在STEM教育掀起熱潮的今天，功能各異的智慧教育系統也應運而生，為學生交流研討和成果展示提供了較強可視化的平臺。例如，學生在學習《造一艘小船》一課時，教師重點運用“醍摩豆”智慧課堂中平板拍照、畫筆標注、飛遞、作品觀摩、HITA即時影像等這些功能，呈現學生造橡皮泥小船、改進小船的一系列動態過程。學生也能夠自由地記錄、存儲和調取項目學習過程中的影像資料，在實證基礎上有效地開展交流研討，使師生互動和生生交流更加充分。

當前，很多學校已經開始開設3D打印、機器人編程、樂高積木等專項STEM課程。這些課程的實施，也將為STEM教育與小學科學課的融合提供現代化、智能化的技術支持。

四、結語

融合科學課堂教學是目前實施、普及STEM教育的一條可行之路，是符合我國小學教育實情的。STEM教育作為一種先進的教育模式，引入小學科學教育，有助于落實新課程理念，有效提升小學生的科學素養，對我國未來國家競爭力的增強有重要的意義。