科學課教學融合STEM教育的思考

郭意曼

STEM 教育起源于美國，是將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）這些科目結合起來的綜合性與交叉性教育。近年來，我國興起了 STEM教育的熱潮，得到了越來越多人的關注和支持。2017年，教育部頒布了《小學科學課程標準》，明確指出：STEM教育旨在通過科學、技術、工程和數學四門學科的有機融合來培養學生的創新意識和創新力。由此可見，我國基礎教育對STEM教育的關注和重視。

那么，怎么在科學課教學中融合STEM教育呢？本文以小學科學教學為例，探討這種新型的教學方式，旨在為高效課堂教學的構建提供參考，從而有效促進學生的全面發展。

一、STEM教育中的“技術”在科學課堂上的應用

愛因斯坦曾經說過：“興趣是最好的老師?！盨TEM教育中的技術融聲音、圖片、色彩、音樂以及視頻等因素于一體，能有效吸引小學生的目光，并引導他們從多感官出發，進行學習，從而激發他們學習的興趣，提高他們學習的效率。因此，在小學科學課教學中，老師可以在導課環節應用信息技術，以吸引小學生的注意力，調動他們探究的好奇心，促使他們積極、主動地參與課堂學習。例如，在教學教科版的小學科學四年級上冊《聽聽聲音》時，老師就可以借助信息技術向學生呈現聲音，引導學生傾聽，然后分別說出聲音。這樣的方式，能激發學生參與的興趣，集中他們的注意力，從而為高效課堂的構建奠定基礎。

小學科學課涉及很多比較抽象且無法直接觀察到的知識。這些知識如果僅憑老師的語言講解，無法讓學生很好地理解并掌握。針對這種情況，老師就可以借助信息技術，在網絡上搜尋一些有針對性的視頻資源，在課堂教學時播放給學生觀看，引導學生認真觀察并分析。這樣能降低學生理解、掌握的難度，從而提高課堂教學的有效性。例如，在教學教科版的小學科學三年級下冊《油菜花開了》的內容時，單憑老師語言的講解，無法讓學生理解并掌握。而借助信息技術，在網絡上搜尋相關的視頻資料，然后播放給學生觀看，就能幫助學生直觀地了解相應的內容，幫助他們發現事物的本質及發展規律，從而促進他們的認知由感性升華到理性，實現質的飛躍，進而提高他們的科學素養，為他們未來的發展奠定基礎。

老師也可以組織學生借助信息技術開展網絡學習，引導他們把感知、理解、情感以及運用融為一體，在輕松、愉快的學習氛圍中，培養科學興趣，并進行思維的訓練。例如，教學教科版的小學科學三年級下冊《太陽、月球和地球》時，老師就可以組織學生，利用互聯網搜集有關的資料，然后引導學生將收集到的信息資料進行深入的加工和整合，提取最有價值的部分為己所用。這樣的拓展訓練，能有效地開闊學生的視野，豐富他們的科學知識儲備，促進他們的全面發展。

在傳統的科學課教學中，師生之間的交互一般僅限于課堂的四十分鐘時間，不利于和諧師生關系的構建，也不利于學生科學素養的培育。而利用信息技術構建交互平臺，將師生交互由傳統的課堂時段延伸到校園以外，從而有效促進學生科學素養的提高，為他們未來的發展奠定堅實的基礎。例如，在學習完教科版的小學科學三年級下冊《蠶的一生》后，老師就可以組織學生利用班級的微信群，分享自己養蠶的經驗，交流遇到的問題，展示蠶生活、生長的過程。

二、STEM教育中的“工程”在科學課堂上的應用

在科學課中，學生要能夠根據課堂要求，設計、制作、測試和評價自己的工具和實驗作品。這體現了工程的元素。

老師通常利用暗含技術設計的任務情境來引起學生對技術產品的設計或改進需求。在產品設計中，學生將根據各種限制（如，制作時間的長短、材料獲得的容易程度、產品的利弊等）提出不同的設計建議，并將建議轉化為設計方案。設計完成后，老師通常會組織交流和評價活動，就設計中出現的問題提出修改建議。

在產品制作過程中，學生可以把初步完成的產品放在一定的工作環境中，觀察這件產品是否達到了預先的功能要求。當產品通過功能檢測后，學生根據其他的限制條件，如外觀、性能、精確度等，進一步加以調整、修改和完善。由于材料和時間的限制，有些產品需要在課余才能完成。因此，老師應該通過某些評價（如，授予學分、獎章）或評比手段，讓學生能及時有效地完成產品的制作。

對學生設計的技術產品進行評價時，首先要判斷產品是不是具有既定功能。比如，小開關放入電路中是不是能控制電路的通斷？小賽車是不是能行駛？保溫杯是不是能減緩溫度的變化？等。其次，關注產品的結構、限制條件。最后，考慮美觀度、性價比等。即使有的產品暫時不具有既定功能，但也不能表明它們在技術設計上是失敗的。因此，老師除了在產品效能上做出客觀的評價以外，還應該引導學生查找原因，提出改進建議。對于任何產品及其設計、制作過程，老師都必須給予鼓勵性的評價，以激發學生的設計熱情。

讓學生經歷了制作、探索、再制作、測試、評估等完整的過程，這就讓STEM教育中的工程在科學課堂上進行了應用，培養了學生發現問題和解決問題的能力、動手操作能力、分析數據的能力、邏輯推理的能力，促進了學生核心素養的發展。

三、STEM教育中的“數學”在科學課堂上的應用

在科學課堂上，學生發現、表達、解釋、解決在多種情境下的問題，就需要運用數學能力。比如，在科學課堂上設計、制作、測試和評價自己的工具和實驗作品的過程中，就蘊含了數學知識。在這個過程中，需要去發現問題、解決問題，并能分析實驗數據，通過推理判斷來得出實驗結論。比如，在“一袋空氣的質量是多少”實驗中，我們要知道這個實驗需要哪些實驗材料、怎么測量空氣的質量、怎么記錄數據、怎么分析數據，最后得出結論。這就是STEM教育中的數學在科學課堂上的應用。

把STEM所包含的科學、技術、工程、數學充分融合到科學教育中，能充分發揮學生主觀能動性，同時能夠培養學生的發散思維，養成良好的學習習慣，最終提高自身的綜合素質。STEM 教育理念和小學科學教學的融合，將促進小學教育的持續發展。