STEM 教育視域下小學科學教學實踐研究

冉春燕 孫元利

摘要：在課堂整合的時代背景下，STEM教育在國內外科學教育界掀起了熱潮。本文旨在探索stem教育理念下的小學科學教學實踐探尋，形成STEM科學課堂模式。通過研究小學教材中經典的探究性課例——《建高塔》，尋找STEM教育理念與科學課堂教學中的結合元素，激發學生探究積極性，提高課堂的活力，展示STEM教育的意義和價值。

關鍵詞：STEM教育 ?小學科學 教學實踐

《小學科學課程標準》中指出，小學科學課程是一門以培養學生科學素養為宗旨的基礎性課程。其基本理念是面向全體學生，倡導探究式教學，保護好奇心，突出學生主體性地位[1]。

STEM是基于科學、技術、工程和數學，將各學科的特點進行綜合，找到科學、技術、工程、數學之間存在著的相互支撐、相互發展和相互補充的關系。教育界對STEM教育有不同的理解，但其核心思想相同，即將四門學科融為一體，應用于課程中，用于解決實際性問題。

一、小學階段的STEM教育特點

跨學科綜合性：STEM教育的核心特征就是跨學科性，強調運用多科知識解決實際問題[2]。

真實情境性：STEM教育的關鍵特征就是情境性，強調教師作為情境的創設者，將知識置于真實的情境中，緊密聯系生活。

實踐性：STEM教育強調工程技術實踐，在實踐中整合學科，建構知識體系[3]。

團隊協作性：STEM課程項目的設計中，通常都包含科學研究、工程設計的過程。合作學習是學生主要的學習方式。

趣味性：小學階段的STEM教育最吸引學生的特征就是趣味性。

二、小學階段STEM教育融入科學教學的必要性

（一）以問題/項目為途徑

STEM教育以問題/項目為實現途徑，強調在問題/項目完成的過程中，培養學生的實踐能力和創新精神。

（二）以跨學科為核心

基于學科，但不局限于某一學科，或者過于注重學科的邊界，運用多學科綜合知識解決問題，培養學生的知識遷移能力和問題解決能力。

（三）以新技術為支撐

以技術為橋梁，實現跨學科整合為特征，關注新技術及其實踐應用為主要原則，培養能夠綜合運用多學科知識解決實際問題的復合型創新人才。

（四）以滿足孩子的個性化發展為基點

基于理念，在學校整體課程的框架下，有團隊、有方案、有目的地開展STEM教育，以創新精神和終身發展為目標來架構STEM課程體系。

三、構建STEM教育理念下的科學課堂模式

科學來源于生活，STEM 教育理念指導下的科學課堂教學更貼近生活，有利于培養學生跨學科知識鏈接與整合的能力，注重不同學科知識之間的融合，幫助學生建構科學概念、提升學生動手實踐技能，通過聯系生活實際加強對所學知識的運用和理解，形成具有STEM元素的科學課堂模式。在教學實踐活動中，STEM教育注重學生的直接經驗，鼓勵學生在真實情境中開展科學探究，采用實驗設計、創意發明、手工制作等方式進行學習，打破了“坐著不動”的課堂模式，鼓勵學生做中學、玩中學，形 成以主動、探索、體驗、創作為特征的新型學習方式。[4]

三、 STEM教育理念下的科學教學實踐探索——《建高塔》為例

《建高塔》是基于科學教科版六年級上冊的STEM實踐類課程。本課之前，學生已經學習了“框架結構”這一課，研究了形狀與承重的關系，同時，他們還知道一些物體的形狀和結構的作用。已具備初步的思維能力、實驗設計操作能力和運用所學知識去探索和解決簡單的實際問題的能力。

本課的設計之中，既有科學原理“上小下大、上輕下重”的物體更穩定。又有工程設計礦泉水瓶“高塔”，還有技術層面的制作“高塔”，當然還有簡單的數學的知識測量比較塔高。我們最后對高塔的評價還有制作的美觀即藝術指標。屬于典型的STEM+科學課程。

（一）課程任務

從學生的生活經驗出發，從他們熟悉的生活中高的建筑入手，觀察大量的個案，引導學生發現這些建筑的共同特點，即高建筑不容易倒的特點——上小下大，上輕下重。

學生以合作學習的形式，先研究一個礦泉水瓶怎么樣最不容易倒，通過實踐得出一個礦泉水瓶正著放比倒著放穩固，瓶中水量一半也是最穩固，為后面的動手制作環節提供方法。

（二）教學過程

一是發現。出示多個礦泉水瓶、膠帶、水、沙子等實驗材料。學生在明確評價標準后，根據上個環節得到的方法，思考最好的搭建方法。

二是設計。根據已有搭建方法，按照上小下大，上輕下重的原理，畫出設計圖，運用力學、藝術、數學等跨學科知識，并從理論上論證穩定性，從設計圖上凸顯美觀性。

三是制作。動手制作是STEAM課程的核心，根據充分的發現、設計，利用正確的的原理之后，依據設計圖，合作學習的方式，動手動腦，完成高塔的搭建任務。

四是測試與評價。最后進行穩定性測試：將每個小組所建的高塔在斜面上兩兩對比，比較作品的穩定性。課堂實踐教學過程中，我們采取的主要評價方式是生生互評和教師評價，全班流動觀察自己的作品和他人的作品，并提出修正建議，這樣做的好處是收到更多改進意見，由個人建議——小組共識——班級共識，建構思維，從而發現作品的不足、發揚優點。

五是修正與總結。學生在老師的指引下，總結學習經歷了觀察，發現，猜想，實驗驗證，結論的過程。師生共同總結今天的學習過程，幫助學生梳理經歷的科學探究步驟和STEAM課程的特點，利于形成知識結構，應用遷移，啟發他們生活中持續應用。

STEM 教育理念下的科學教學具有極強的實踐性和動態性。教師在執教的過程中需要給學生搭建知識框架，從而有效開展STEM教育理念下的科學教學實踐，更加有利于學生提升學生科學素養，有利于終身發展。

參考文獻

[1]教育部.全日制義務教育科學（3-6年級）課程標準（實驗稿）[M].北京： 北京師范大學出版，2001.

[2]賈璐，STEM 教育：內涵、必要性與路徑[J]. 基礎教育研究.2019.05

[3]黃樺.基于 STEM 教育理念的科學教學 [J]. 教學與管理，2018（7）：109-112

[4]中小學教育：STEM教育在學校如何真正落地！[EB/ OL].（2018-10-27）[2019-12-20].http：//www.jyb.cn/ zgjyb/201810/t20181027_1254026.html