STEM理論和小學科學教學實踐相融合的途徑探索

朱家禮

摘要：STEM理論和小學科學教學實踐相融合的途徑，可以基于小學科學教學理念與STEM理念有高度的重疊的特征來思考。小學科學課程教學可以以STEM理念為指導，開展科學探究學習;可以以項目式學習，引領科學課堂教學的拓展與延伸;還可以以解決問題為導向，推進STEN理論和教學實踐相融合。

關鍵詞：STEM理論 教學實踐 融合

小學科學課程的綜合性是由其教學內容決定的，它要完成物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等四個領域的科學知識的學習，培養學生獲取知識的基本技能。

小學科學課程強調，通過指導學生的課內外探究學習來理解科學探究的具體方法，內化科學探究的基本程序和精神。

科學課程又是STEM課程的一個領域，課程的內容、方法高度重疊，所以按照科學課程標準的理念開展科學教育教學的實踐活動，就是在進行STEM教育。

一、以STEM理念指導科學探究活動

“科學態度”和“科學探究”是小學科學課程的重要目標，需要執教者通過設計探究活動，實現學習“探究程序”和培養“科學態度”兩方面的目標。在開展科學探究時，不僅需要圍繞科學探究的8個基本要素進行教學，還需要引導學生在參與科學探究的過程中充分領悟到科學探究的本質，幫助學生逐漸形成科學的態度。STEM教育理論倡導以工程設計為核心，融合科學、技術、工程、數學多個學科，是對科學探究過程和工程設計工程的完美融合。可以說，STEM理念下的科學探究，就是讓學生參與設計探究過程。

課題：小學科學課程教材（教科版）六年級上冊《電磁鐵（一）》

創設情境，提出問題。比較自制的電磁鐵和電磁起重機，說說有什么發現。聚焦：影響電磁鐵磁力的大小，可能與哪些因素有關？

大膽猜想，充分假設。談話：請同學們依據觀察的線索，判斷一下，影響電磁鐵磁力大小的因素有哪些呢？說出這樣判斷的理由。

設計實驗，驗證假設。引導學生分析各個問題之間的聯系，確定這節課需要重點研究的問題。談話：為了使研究更科學，在研究之前，我們首先要制訂研究“鐵芯上纏繞的線圈圈數與電磁鐵磁力大小有什么關系”的計劃。老師希望大家把自己的實驗裝置畫下來，然后，我們再來進行展示和研討。

實施實驗，收集數據。學生按照研討后的方案進行電磁鐵裝置的制作，并進行實驗觀察，記錄觀察數據。

交流數據，得出結論。引導學生分析實驗記錄數據。①在小組記錄的數據中有什么發現？②從全班各個小組收集到的數據中你有什么發現？在學生的充分交流中得出結論：電磁鐵的磁力大小與鐵芯上纏繞的線圈圈數有關。線圈圈數越多，電磁鐵的磁力越大;線圈圈數越少，電磁鐵的磁力越小。

二、開展項目式學習，引領科學課堂教學的拓展與延伸。

小學科學課程教材（教科版）以主題模塊的形式編排，每個模塊的最后一課，大都安排的是主題的總結與拓展，如五年級下冊“時間的測量”主題是“制作一個一分鐘的計時器”;“熱”主題是“設計制作一個保溫杯”等。在一些主題模塊內，也有學習內容，嵌入動手制作的活動內容，作為課堂教學活動的延續與拓展，如六年級上冊“制作小桿秤”;四年級下冊“給蝸牛安個家”;五年級下冊“做一個鐘擺”等。這些拓展活動都是以項目的形式出現的。

項目學習就是由教師提供一些關鍵素材或創設一個情境，學生以小組合作方式在該情境中解決一個或幾個項目任務的學習方式，其最顯著的特點就是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”。學生在解決問題的過程中會通過自身努力獲得課堂核心知識、鍛煉思維能力、提升自身素養，從而大大提高科學課堂教學效果。

課例：六年級上冊“做框架”。

展示框架建筑，創設一個問題情境，揭示框架概念。

框架建筑中大量的使用了三角形、四邊形框架，分析這兩種框架在受到力的作用下會出現什么樣的變化。

提供材料，嘗試制作，發現三角形框架最穩固。提出：若想讓框架穩固，可以將四邊形框架改為三角形框架。

以上環節的教學目標是在教師的引導下，讓學生明確設計與制作的原理。

提出任務：我們也來做一個穩固的框架。

提供材料（木棒、棉線）。

小組討論后，設計一個多面體框架（突出設計圖）。

組織交流（小組之間互相參觀、介紹、至少提出一個問題），并進行反饋。

按照設計，實施制作。

測試沉重，尋找問題，再改進。

再測試，然后評價（可以采用經驗介紹的方式進行）。

以項目式學習為主導的科學課堂上，學生參與度廣，主體作用得到了充分的發揮。科學知識、設計與動手能力都得到了很好的鍛煉。

三、以解決問題為導向，實施STEM實踐

《義務教育小學科學課程標準》提出了把了解“科學技術與社會發展的聯系”作為目標實現的一個方面。因此，在生活、學習和社會中發現科學問題，并嘗試解決問題即是科學教育教學的一項重要的內容了。

STEM案例：“體育公園的規劃”。課程設計者王媛媛老師讓五年級學生像設計師和工程師一樣從場館、景觀、道路等的設置及社區居民的健康生活需求等方面，虛擬規劃了自己心中的體育公園。

為了設計心目中的體育公園，學生在老師的帶領下，實地參觀當地的部分公園，了解公園的結構、功能;調研居民的需求愿望;查閱可能需要的設施;繪制“理想”的體育公園建設圖紙;搭建心目中的“體育公園”模型。

體育公園的規劃中融入了多學科知識，在活動過程中以科學先行，逐步融入技術、工程、藝術、數學、語文等知識和技能，培養學生對生活的關注意識，提升學生的觀察、思維、設計、動手、語言表達、合作等能力。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.義務教育小學科溶劑要程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017.