基于STEM的小學科學生活化實驗開發實踐研究

姜艷虹

摘 要：本文在STEM 教育理念的指導下，制定了生活化實驗的一般開發過程，并以教科版小學科學六年級上冊《建高塔》一課為例，結合一般開發過程設計出融合 STEM 教育理念的小學科學生活化實驗的具體案例。

關鍵詞：STEM;生活化實驗;開發

一、STEM教育與小學科學生活化實驗教育概述分析

（一）STEM教育概述

針對 STEM 教育，目前學術界還未形成共識。華東師范大學趙中建教授認為STEM 教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）這四個英語單詞首字母的縮寫，將原本分散的四門學科集合成一個整體[1]。

（二）小學科學生活化實驗教育概述

生活化實驗就是基于學生的生活實際，從學生現有的生活經歷、認識水平和能力出發，利用學生日常生活中熟悉的事物，通過一定的組織與設計用于探究科學規律的實驗活動中。生活化實驗主要具有以下特點[2]：（1）實驗內容生活化;（2）實驗情境生活化;（3）實驗材料生活化;（4）探究方法生活化。

二、基于 STEM 的生活化實驗一般開發過程

通過分析與研究，本文提出了如下圖所示的開發過程，旨在讓學生在獲取知識的同時創新能力以及創造能力也得到提升。該過程如下所示。

（一）實驗分析

在實驗開發前期，我們需要針對整個實驗進行全面系統分析，其中包括教材分析和學情分析。

（二）實驗設計

它是在確立課題和詳細分析的基礎上主要針對教學流程的設計，是開發生活化實驗的關鍵環節。教學基本環節的具體設計內容如下：

（1）創設生活情境

依據學生的年齡和生活經歷等特點呈現利于學生理解并能激發探究興趣的生活化情境，例如呈現生活中的某個現象或問題、做游戲、猜謎語、講故事、看動畫片等情境。

（2）提出情境問題

教師根據創設的情境順勢引出課題，讓學生明白需要探究的解決問題，明確探究任務。

（3）設計建構

師生一起對情境問題的解決方案進行詳細的分析，學生在教師的引導下進行實驗材料的選擇、實驗步驟的設計、實驗草圖的繪制以及實驗作品的檢測。

（4）模型檢驗

學生分小組向全班呈現本組的實驗成果，并按照一定標準進行檢驗，檢測模型能否達到預設的標準或水平，判斷其能否反映一定的科學原理，幫助學生對實驗模型進行進一步的完善與優化。

（三）評價交流

為了提高學生科學探究的積極性，很有必要在合適的時機對學生的科學探究活動進行恰當的有效評價。可以由教師來評價，也可以由學生進行自我評價或學生相互評價。

三、基于STEM的小學科學生活化實驗具體開發案例

根據本研究提出的基于STEM的小學科學生活化實驗的開發過程，選取教育科學出版社出版的科學教材（以下簡稱“教科版《科學》教材”）中《建高塔》這一課內容進行的拓展實驗開發。

（一）實驗內容分析

《建高塔》是教科版小學科學六年級上冊第二單元《形狀與結構》中的第六課。本課是繼對框架結構學習之后進一步對塔一類的物體進行探究，認識塔一類的物體穩定性的原因。本課將引導學生用生活中最常見的胡蘿卜來搭建一座框架結構的塔，經歷一個完整的科學探究過程，加深對前面框架結構的認識，為后面的對橋的結構探究打下基礎。

（二）學情分析

雖然本節課是六年級的課程，但是本次授課對象為五年級的學生，他們已經知道三角形結構具有結實且不容易變形的特點。但是，像塔一類物體的穩定性原理的思考是缺乏的，學生對“上小下大”的物體穩定性是具有一定的認識的，但缺乏證據的支持。

（三）教學環節設計

環節一：創設生活化情景

【教師】通過視頻的形式介紹世界上比較著名的幾座高塔。

環節二：提出情景問題

【教師】假如你是一名建筑設計師，能否利用我們身邊常見的一些材料，為我們的城市設計制作一座高塔模型呢？

環節三：設計建構高塔模型

【教師】其實作為一名設計師，需要在規定的時間內完成作品的設計和搭建，所以今天這節課我們需要在30分鐘內完成胡蘿卜塔的搭建。那么，在搭建之前我們應該做什么呢？

【學生】以小組為單位在設計圖紙上繪制自己的設計草圖

【準備】向每個小組分發以下材料：約120g胡蘿卜、100根牙簽、小刀、硬紙板。

【學生】根據“高塔模型”設計草圖，小組合作在30分鐘內完成搭建。

環節四：高塔模型的檢驗與優化

【學生】各小組領取材料，成員分工合作，根據設計方案制作胡蘿卜高塔模型。

【教師】在搭建胡蘿卜塔的過程中，如果覺得自己小組之前的設計存在問題，請分析設計中存在的問題，尋找改進方法，修改原有設計草圖。

環節五：評價交流

【教師】完成的小組可以參與評選以下幾個獎項：“最高高塔獎”“最佳創意獎”“最佳穩固獎”。以上獎項的評比要求之一是設計圖紙與實際作品要保持一致，同時我們這節課是要建高塔，所以第二個要求是塔的高度至少要30cm。

四、總結反思

小學科學課程本身就有一門綜合性的課程，需要針對學生身邊的現象從物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域，綜合呈現科學知識和科學方法。針對現階段基于STEM的小學科學生活化實驗教學而言，還需要我們教師不斷的學習與努力。因此，作為一名小學科學教師，我們要將身邊常見的生活現象引進實驗當中，并在實踐中尋求正確的教育方案，促使 STEM 教育與小學科學生活化實驗高效進行。

參考文獻：

[1]趙中建. STEM：美國教育戰略的重中之重[J]. 上海教育，2012，11：16-19.

[2]武艷霞.基于 STEM 的小學科學生活化實驗的開發[D].西華師范大學，2017.

（浙江省金華市賓虹小學）