實現STEM教育與小學科學融合的對策研究

江蘇省揚州市邗江區實驗小學 張福鑫

STEM教育以任務驅動的方式將多門學科融合在一起實施教育，比較突出的是在教學的過程中融合了科學、技術、工程和數學等學科知識。基于STEM理念的教學注重實際問題的解決和教學情境的營造，且在具體教學的過程中以學生為中心，以工程設計為主導，對培養學生的科學素養和解決實際問題的能力起到了十分重要的作用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是科學、技術、工程和數學的融合，是將多門學科知識整合應用的教學方法。STEM教育是一種正在興起的教學方式，牽涉到社會科學各個方面的內容。其中，科學是指科學素養，具體要求學生能夠應用科學知識，比如物理知識、數學知識、生物知識等來認識世界發展規律。技術是技術素養，具體要求學生在學習時能夠應用各種操作技術解決實際生活問題。工程是工程素養，在教學過程中著重培養學生對工程技術的開發和設計能力，全面培養學生的工程學習興趣。數學是數學素養，主要指學生在學習、發現和解決數學問題的過程中展現自己的思維能力。

二、STEM教育在小學科學教學中實施的意義分析

1.能夠提升學生解決實際問題的能力。STEM教育思想具備跨學科、情境創設、增強體驗的特點，在具體教學中要求學生利用多門學科知識全面分析問題，并通過一定情境的創設來分析和解決實際問題，在這個過程中能夠有效培養學生的認知能力和思維能力。

2.能夠激發學生對科學的學習興趣。STEM教育具有趣味性的特點，在融合多學科特點開展教學的情況下充分激發學生的學習熱情。在實施STEM教育時，教師會利用各個學科趣味性的特點來開展教學，并在教學實踐操作的過程中關注學生的參與性和對問題的思考性，將所需要探索的問題設計到游戲中，營造和諧的學習氛圍。

3.能夠更好地培養學生團隊協作能力。以往，小學科學的教學方式以教師單一的闡述知識點為主，整個課程的教學枯燥乏味、學習效率低下。在STEM教育理念的指引下加強教師、學生和家長之間的互動交流，學生通過和家長、教師交流可以解決自己在學科知識學習上的問題，獲得更多的啟發。

三、STEM教育在小學科學教學中的具體應用

1.借助STEM教育理念豐富小學科學教學內容。學科融合能夠豐富小學科學教學內容，提升學生的科學素養。將STEM教育理念融入到小學科學教學中能夠通過對數學（導圖模型）、科學（知識）、技術（教學手段）的整合建構一種新的學習概念，為解決實際問題提供指導。

比如在開展蘇教版小學科學“搭支架”單元教學時，教師可以這樣設計教學活動：充分考慮該課程和數學、工程、技術等學科的實踐關系，立足于學生對三角形穩定原理的了解，引導學生應用拼接木棒嘗試拼接多個形狀，包含三角形、正方形、長方形等，接著引導學生結合數學知識思考怎樣搭設支架最為牢固。

又如學習《光的反射》這一單元時，教師要求學生在不改變手電筒位置的情況下利用鏡子照亮書面后的陰影小球，并畫出光的路線圖。交流討論后得出學生一般利用兩面鏡子從正面反射光線來照亮小球，其中有一個小組學生發現兩個鏡子從側面也能夠照亮陰影小球。在這組學生的啟發下，教師引導學生進一步思考還有沒有其他的方式來照亮小球。由此證明，借助數學知識可以發現兩面或者多面鏡子能夠從多個角度反射光線，幫助學生更好地理解光的反射這一科學知識。

2.借助STEM教育理念優化課堂教學結構。在STEM教學理念的影響下，小學科學的教學不僅注重探究，還注重實踐。在小學科學探究知識的過程中，教師還要兼顧教學有效性和學生實踐能力的綜合發展，實現學科知識的學以致用，激發學生對學科知識的深層次探索和認識，全面提升學生的學習興趣和綜合應用能力。比如在學習蘇教版小學科學《空氣占據空間嗎》這一內容時，教材以烏鴉喝水的例子引入，帶領學生對問題進行自主探究，具體如下：一個瓶子里裝上一些水，應用幾根吸管和一塊橡皮泥，在瓶子不傾斜的情況下嘗試借助空氣將水從瓶子中擠出來。經過試驗后學生會獲得一定的經驗，教師再組織學生重新做一個實驗進行驗證，即將一團紙巾放在一個杯子的底部，將杯子豎直扣入水中，紙巾會被水打濕嗎？通過引入、探究和驗證的層層遞進幫助學生在情境模擬中更好地學習知識。

3.借助STEM教育理念促進各學科知識技能的融合。零散的知識匯集在一起會形成一個整體，這不僅是簡單的融合，還需要從思維和認知的角度實現彼此的融合。比如在進行蘇教版小學科學《探索尺子音高變化》的知識學習之后，教師可以設計拓展性小課程：聲音的高低應用音高表示，與物體振動的速度和發出的聲音也存在關聯，即振動越快聲音越高。為了幫助學生理解這一知識點，教師借音樂課上的音階知識，從do到xi的上升規律，除了mi和fa都是半個音高，其他都是一個音高。在了解這個規律之后，教師引導學生應用在試管中加入水的方式打造新樂器。應用多種知識開展活動能有效提升學生的綜合素養，幫助學生掌握所學知識，使學生更加輕松、自在地參與到課堂學習中。

4.借助STEM理念對學生開展情感教育。小學科學教學的一個重要任務是培養學生形成積極正確的科學態度。STEM教育理念指導下的情感教育注重對學生思想價值觀的培養。課堂教學中，教師的說辭遠不如親自引導學生實踐操作有意義。為此，在小學科學課堂教學中，教師需要結合學生的心理特點，為學生創設充滿樂趣的情境，使學生真正喜歡上科學這門學科。在小學科學教學過程中，教師會選擇一些學生熟悉的、富有人文內涵的科學話題，比如低碳環保、身心健康等內容，小學科學教師還可以和學校的藝術學科、體育學科教師在一起利用課余時間組織學生開展演練，并在校園藝術節和科技節上表演，這個過程不僅能夠啟發學生將多個學科的知識融合在一起，還能夠在學習交流的過程中強化學生的社會責任感和精神力量。

綜上所述，在新的歷史時期STEM教育理念倡導學科知識的整合，培養學生的自主創新能力和思考、解決問題的能力。因此，在新課程改革的背景下需要教師結合小學科學教學的基本內容和基本要求，將數學、科技等學科知識和科學結合在一起，實現滲透性教學，更好地提升小學生的科學素養。