科學課與STEM教育融合思考

徐斯雯

STEM教育是一種以任務為驅動的跨學科教育，融合科學、技術、工程和數學多門學科，注重實際問題和情境學習，以學生為中心，以工程設計為主導，培養學生面向未來的科學與工程素養和跨學科解決實際問題的能力。

小學科學課程以探究為主，從生活現象和生活經驗出發，探尋背后的科學原理，再回歸生活，解釋生活現象，解決實際問題，是科學和技術的有機統一。

基于小學科學課對學生綜合素養的要求，老師可以打破傳統課堂，依托現行國家教材，結合STEM課程特點，整合教學內容，通過一線教學實踐不斷探索新的教學模式，在素質教育科學課中培養學生的綜合能力。筆者根據實踐經驗，對小學科學STEM課程開發和教學實踐進行了以下幾點思考。

一、融合教學目標

小學科學課旨在培養學生的科學素養，其教學目標分為四個維度。STEM教育采用任務驅動模式，解決任務的過程可以分幾個階段，學生依次完成小目標，最終完成任務或解決問題。目標一致是STEM教育理念和小學科學課程整合的關鍵要素。

以教科版四上“聲音”單元為例，本單元第8課《制作我們的小樂器》的教學目標是：1.科學概念：改變物體的屬性可以使它發出高低不同的聲音。2.科學探究目標：經歷設計、制作、調整、展示等完整的制作自己小樂器的過程;通過口述、圖示等方法，表達自己的設計和想法，能從交流中提取信息，改進自己的小樂器。3.科學態度目標：養成樂于動腦、動手的習慣，感受到身邊處處是科學。4.科學、技術、社會與環境目標：感受科學技術對我們生活的影響，利用科學與技術的結合可以改變我們聽到聲音的高低，并演奏悅耳的音樂作品。

基于本單元教學內容開發STEM課程，以“做一個小樂器”為任務驅動，劃分為三個階段并分別制定階段性目標：第一階段目標是，通過多種途徑了解樂器類型及其原理和演奏方式;第二階段目標是，學會控制發聲的音高和音量;第三階段的目標是，設計制作自己的小樂器。

這個過程包含了研究物體發聲原理、學習繪制圖紙的方法、鍛煉動手能力、體會工程設計……學生通過新舊知識的查找與應用、技術和藝術思維的運用及作品形式的表達，最終獲取對知識的理解與領悟。這樣的STEM課程既覆蓋了原來的教學目標，又進行了拓展實踐，有助于樹立正確的科學態度和積極的創造精神，培養學生的科學素養。

二、創新課程設計

將STEM教育引入小學科學教學，需要老師敢于突破課時界限、突破學科界限，敏銳感知并積極挖掘具有共性或層層遞進的科學教學內容，其中最好涉及工程、技術和數學等多學科內容，創新提煉出一個綜合性的社會生活實際問題，作為STEM課程的任務。

例如，在教科版科學六年級下冊“形狀與結構”單元中，教材中幾個課時分別讓學生探究材料的厚度、寬度、形狀對于抵抗彎曲的不同效果，最終讓學生來設計搭建橋梁。每節課都有對應的科學概念與方法目標，但是看起來是瑣碎的，設計橋梁的任務也來得突然。如果把整個單元整合成STEM課程，最終任務就是“造一座橋”，學生是一名橋梁設計師。如何使橋面更牢固？同等材料是增加厚度還是增加寬度？為什么有的橋洞設計成拱形？如何兼顧牢固與美觀？如何制作按比例縮小的模型？……這些問題都是促使學生開展圍繞著科學、工程、技術和數學多學科的自主活動。

在STEM課程中，老師活動和學生活動也將隨之變化，老師從課堂的主導轉變為學生的后援團。要有機結合各種教學方法，例如，案例分析、小組討論、實地觀察、實驗探究、小組辯論、社會調查、報告撰寫等。在上述案例中，老師要為學生查找橋梁資料提供便利條件，指導學生運用數學理論分析相關數據，利用工程的思想構建模型，在交流和分析中增強學生對于設計橋梁的理解和感受。這樣的模式可以培養學生的邏輯思維能力，促進小學科學中STEM教學理念的應用。

三、多元化評價

一線科學課的評價方式較為單一，多為傳統測試題，再加以抽查應知應會實驗技能。試題內容多是識記內容，實驗操作步驟和注意事項也主要靠記憶。學不好的學生通過死記硬背也可以得到高分，愛思考的學生可能理解得比較深刻，但由于科學概念記憶不準確反而會失分。這樣的評價方式有失偏頗，無法完整客觀地評價學生的學習情況，對后續的教學缺乏指引作用，很難發揮評價的真正作用。

STEM教育下的科學課操作性強，要求學生動手參與設計過程，這一點符合奧蘇貝爾提出的有意義學習的理念。因此，老師在教授學生知識時，要把知識技能與生活應用結合起來，避免呈現孤立、抽象的知識?？茖W課的評價不能只看試卷分數，還要著眼于學習過程、小組合作和最后作品。這樣的做法不僅可以呈現各組學生的優勢和短板，也能促進知識的融合與遷移。這樣的評價過程將為后續教學提供導向作用。

比如，教科版小學科學五年級下冊第三章“時間的測量”，要求學生具有“時間”概念、知道感受和測量時間的不同方法、制作擺鐘、意識到時間的珍貴。在進行學習評價時，老師可以設置“40分筆試+40分作品+20分小組評價”的評價方式。老師可以按照學生興趣、能力、人際關系等進行分組，使組內成員能各盡其用，一起來制作擺鐘。在評價階段，老師通過筆試，檢驗學生對科學概念的掌握程度;通過對作品的評分，考評學生的動手能力以及對擺鐘原理的理解程度;通過小組互評和老師點評的方式，評價學生的同伴協作能力。

總之，STEM教育理念有助于推動小學科學教學的變革，發展學生的思維能力。老師在日常教學的過程中，一定要轉變自身的觀念，在既有課程標準的指引下，創新教學模式，積極挖掘科學學科中潛在的STEM教育契合點。通過教學實踐，不斷完善課程設計與評價活動，促進學科發展，提升學生綜合能力。