核心素養下初中科學教學融入STEM理念的思考

劉 云

（浙江省杭州市淳安縣汾口鎮初級中學，浙江 淳安 311719）

核心素養是在現代教育理念基礎上衍生而來的，它的出現擴張了受教育者能力培育的內涵和范疇，在終身發展視域下，對教育教學模式進行重新審視和衡量，以學生為主體，倡導自主發展、實踐創新，時代性、科學性的特征異常明顯。這種打破學科壁壘，重視綜合能力的培養目標與STEM理念不謀而合，因此，在以核心素養為宗旨的現代教育中，探究STEM教學融合機制是十分有必要的。

一、STEM教育理念的特征

STEM理念最早起源于20世紀80年代，由美國國家科學委員會提出，囊括了科學、技術、工程與數學四大學科領域知識，主張以實踐為基點打破學科壁壘，讓學生在富有趣味性的實際問題中，通過團隊協作、創新思維來獲取解決問題的能力，其內涵與特征可以簡要歸結為以下幾個方面。

1.跨學科整合

內在邏輯是學科教學中關注的要點問題，該模式下知識體系呈現較為完整，按照由淺入深的順序安排，與認知規律保持一致，更有助于完整知識架構的搭建，與我國長久以來秉持的知識本位理念較為契合，也因此一度成為主導教育模式。但伴隨經濟文化格局的轉變，素質教育登上歷史舞臺，以核心素養為目標的現代化教育變革到來，單一、刻板的知識本位論適應性下降，促進學生終身發展開始成為各階段教育的重點目標。而STEM理念中，打破了科學與其他學科的界限，鼓勵學生調動一切已有知識去解決問題，在任務場景中學生必須跨學科對知識進行整合，借助技術、數學等思維深入探究，從而獲得答案。

2.情景與合作

實踐與理論相脫離是舊有初中教學模式中較為普遍的弊病問題，學生在課堂中學到有關汽液化、機械等的相關知識，實際生活中卻不會建立有機聯系，無法解釋相關現象，解決相關問題，這其中固然有科學知識抽象性的制約，但同時也與教學引導不足有很大關系。在STEM教育理念中，倡導設置真實化的問題情境，將知識還原成生活場景，在反復辨識中讓學生經驗積累，發掘事物內在本質，從而獲得靈活設計方案、處置問題的能力，促成理論知識的遷移[1]。同時由于生活化情境沒有明確的知識界限，學生必須通過自主合作、搜集來完成原始信息的累積，為問題解決提供支撐，因此，過程中還能感受到知識共享、團隊幫扶的意義，獲得社會性方面的成長。

3.趣味與體驗

STEM教育中所有驅動性任務都是通過科學設計組織而成的，教師需要以教學目標為基準，充分考慮學生興趣與最近發展區，以此設置真實化的、富有趣味性的引導問題，讓學生在自主學習中，找到解決方案。在初中科學課程中，這些任務可能涉及疾病控制、宇宙探索、自然現象等各種要素，是學生最感興趣的話題，能夠滿足初中階段學生旺盛的好奇心與探索欲。同時主動探究的模式也能激發學生熱情，改變傳統枯燥、單向的知識灌輸方式，給學生留出充足的探究、思考以及表達交流的空間，教師在整個過程中只起到引導啟發的作用，因此趣味性和體驗性十分明顯，使學生獲取新知的同時，還能在滿滿的成就感之中筑牢學生主動發展，勇于創新的精神。

二、在初中科學教學中融入STEM理念的策略途徑

1.深入分析各教學要素

STEM教學理念涉及不同學科領域知識，內容繁多，與初中科學課堂融合時，應當事先做好深入分析，理清各要素之間的關系及作用機制。首先，要明確教學目標，以三維目標理論為基礎，對主題進行確認和描述，初中科學教學中，不僅要關注基本知識技能的傳授，還應注重核心素養的融入。要以STEM理念為指導革新過程與方法目標，對學生利用工具搜尋信息、設計方案、檢驗原理的能力提出要求，為實際教學環節指明方向。其次，還應分析學習者特征，教師要充分把握學生原有知識架構，明確不同個體現有學科能力，設計符合學生認知規律和最近發展區的任務場景，避免過難任務挫敗學生自信，同時防止簡單任務打擊學生探索熱情。比如初中階段學生已經具備小數點計算、折線圖、條形圖等的繪制能力，在學習《能源及利用》一課時，完全可以以區域城市為背景，設置能源需求變化、年度能源消耗統計等任務，讓學生在主動探究中，獲知資源消耗現狀，樹立節能減排的環保意識。同時考慮到初中階段學生身心發展特征，傾向于認知感興趣的事物，應以STEM理念為指導，從導入環節入手激發學生興趣。比如在《氧化與燃燒》一課中，就可以展示篝火晚會的圖片，讓學生就篝火搭建方式進行交流猜測，充分激發學生的好奇心，從而全身心投入到科學課堂中來。最后，還應當做好學習內容的分析，可通過繪制跨學科知識地圖，明確各單元知識之間的關聯，為課程設計提供基礎支撐，擴大教學知識的覆蓋面。

2.創設具體的任務情境

具體化、生活化的任務是STEM教學理念實施的重要依托，可用于初中科學教學的情境非常多，教師在選擇時應當立足課程主題，選擇具備時代特征的、學生感興趣的任務設定。以STEM理念為指導，首先，可以從工程化角度考量，產品設計、制造是工程化最突出的特征之一，在教學設計中，該類型任務的布置主要是為了鍛煉學生的實踐動手能力，讓學生主動開拓思維，實現遷移應用。比如在《低碳生活》一課中，完全可以布置“廢物改造”的任務，引導學生對生活物品生產、制造、使用過程中的碳排放情況進行深入了解，并思考如何通過循環利用、廢物改造降低碳排量，同時鼓勵學生以班級、小組為單位對改造作品進行展示和講解，激發其動手創造、實踐探索的熱情。其次，還可以從技術化角度出發，向學生拋出具體的技術性問題，讓學生通過主動探究發掘其中原理和本質，總結出解決相關生活問題的經驗[2]。

3.提供多樣工具與資源

STEM理念改變了單向灌輸的傳統教學模式，鼓勵學生主動探究，這固然能夠激發學生積極性，推動學生主動思考，但同時也出現了新的挑戰，那就是知識積累不足的問題。跨學科的任務場景要求學生必須具備較為全面的知識體系，并能夠根據情境內容自由調動信息儲備，這對于初中階段學生來說顯然是不現實的，因此，教學中還應關注到這一問題癥結，有意識地為學生提供實用、便捷的輔助工具，筑牢信息資源基礎。初中科學學習環境的設計中，主要考慮實驗設備、器材的供應，同時輔以信息化工具，方便學生隨時查閱相關資料。當前伴隨科技手段的進步，新型信息化工具不斷涌現，教師可以在教材內容基礎上，引入概念圖、SPSS、三維建模工具等，用直觀化的呈現方式為學生主動探究提供支撐。同時教師也要主動擴張教學資源含量，以融入的方式擴展學生視野，提升其核心素養[3]。

4.給予必要引導和啟發

STEM理念充分借鑒了建構主義理論要點，個體學習的經歷實際上就是圖式建構和內化的經歷，在此過程中，學生原有知識框架有限，僅通過探究思考來發掘新知是非常困難的，還可能由于思考偏差發生錯誤認知，因此，適時提供引導和幫助是非常必要的。實踐操作時，教師要尤其關注以下幾點，一是要做好差異化分析，學生是獨立的個體，認知風格、思維方式等都存在較大差異，在獨立探索中所遇到的困難也不盡相同，因此，要通過觀察、交流等方式及時收集反饋，為學生梳理問題癥結，啟發靈感，幫助學生打開思維，規范邏輯。二是要控制好關鍵點，豐富的資源信息為學生提供了更多的思考方向，但同時也容易使之偏離主題，因此，課堂中要注意把控關鍵點，適時推動課程發展，保證課程進度。三是要采用多元化的引導手段，STEM理念中對教師角色的定位實際上與教學支架的內涵不謀而合，它能夠在學生難以獨立完成任務時，適時給予推動力，有效提升其對隱性知識的體悟。支架的形式十分多樣，除情境創設外，還可以通過演示實驗、問題提出等方式完成啟發，引導學生思考，根據側重點不同，還可分為策略型支架、程序性支架等[4]，教師在初中科學教學中可靈活搭配使用。

5.革新課堂評價的方式

成績評定在教學環節中有著舉足輕重的位置，可以使學生客觀地認知自身學習成果，獲得成就感和自我認同，同時及時發現不足，改進和優化學習思維方式。傳統教學模式中，科學學科多以紙筆測試為主，片面關注學生機械記憶成果，核心素養難以被全面反饋出來，這與重視綜合能力、關注趣味性、合作性的STEM理念顯然是相悖的。因此，在新教學路徑中，同樣要關注到學業評價方式的革新，使用形成性評價方式，在知識測驗基礎上，加入量表、行為觀察等方式，為階段性教學及個體發展提供衡量依據，方便各主體及時改進不足，完善教學與學習模式。同時評價主體和指標也要適當多元化，將學生、同伴納入評價主體范疇，對個體在科學學習中表現出來的態度、參與度等進行綜合評價，促進核心素養的提升。

結語

初中科學涵蓋了物理、化學、生物、地理等眾多領域知識，具有綜合性特征，能夠使學生邏輯思維能力、實踐運用能力得到充分鍛煉，從而獲得核心素養的提升。因此，要充分認識到科學學科的重要意義，有意識地引入STEM教學理念，通過真實情境的創設、學習支架的搭建降低學科認知難度，凸顯學生主體地位，在平等、協作、活躍的課堂氛圍中，推動STEM理念的融入。