STEM教育中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

劉嘉賡

創(chuàng)新能力是素質(zhì)教育改革中對學(xué)生提出的重點培育要求，2017年《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》增設(shè)了技術(shù)與工程領(lǐng)域。STEM教育創(chuàng)新理念的融入，為學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)的提升提供了積極的空間和開放環(huán)境，為此老師要充分理解這一理念，不斷地探索更有效的創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略。

一、STEM教育內(nèi)涵

STEM教育強調(diào)，在多元化的社會文化環(huán)境下融入操作性強、有創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)活動，靈活且包容，用跨學(xué)科的方法經(jīng)驗來解決問題。它并不是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科簡單相加，而是講究多學(xué)科的交叉融合，以指導(dǎo)主體應(yīng)用多學(xué)科的思維和知識來思考問題，并靈活處理。小學(xué)科學(xué)STEM教育意在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力，實現(xiàn)對知識的意義建構(gòu)。在科學(xué)活動的設(shè)計和實踐中，引導(dǎo)學(xué)生運用理性和活性的思維去思考問題，懂得收集科學(xué)數(shù)據(jù)來分析問題，對問題做出科學(xué)的解釋。在這一過程中，學(xué)生可以經(jīng)歷多學(xué)科知識的探究、整合，其科學(xué)精神、創(chuàng)新思維以及問題解決能力都會得到發(fā)展，最終提升科學(xué)素養(yǎng)。

二、STEM教育中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略

（一）營造多樣的科學(xué)情境，激活學(xué)生創(chuàng)新思維

小學(xué)科學(xué)STEM教育強調(diào)多學(xué)科的交叉，即學(xué)生能夠整合多種知識來解決問題。要在這一過程中有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，要求建構(gòu)多樣且有趣的科學(xué)探究情境，以豐富的場景和活動來激活學(xué)生的創(chuàng)新意識。通常，創(chuàng)新能力，是指學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)知識探究和實踐的基礎(chǔ)上，可以主動、積極地深入思考，在原有實踐內(nèi)容的基礎(chǔ)上提出新的創(chuàng)意想法，其中包括技術(shù)創(chuàng)意、功能創(chuàng)新以及形態(tài)創(chuàng)意等。所以，不同情境的營造是重要的載體，學(xué)生在全新、多樣畫面刺激下會開闊視野，腦海中自然而然地吸收，并整合以往經(jīng)驗進行思考，在這一基礎(chǔ)上會應(yīng)用全新的技能、方法來制作具有創(chuàng)意的新事物，以此來提升解決問題的能力。

例如，在學(xué)習(xí)《垃圾的處理》這一課時，老師可以創(chuàng)造調(diào)查動機情境活動，讓學(xué)生置身于現(xiàn)實情境中，去了解自己以及自己家產(chǎn)生垃圾的數(shù)量，掌握生活垃圾的種類，了解垃圾的去向和人們對垃圾的處理方式。拓展此內(nèi)容的認(rèn)知，然后在現(xiàn)實情境的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)思維，主動去創(chuàng)新生活垃圾的分類模式，并在此基礎(chǔ)上發(fā)揮想象，設(shè)計合理、環(huán)保的新型垃圾填埋場，并建立模型加以檢測，讓自己的環(huán)保意識和思維在實踐活動中得到體現(xiàn)，提升創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

（二）組織豐富的實踐活動，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造能力

創(chuàng)新能力的提升需要學(xué)生在變化的環(huán)境和活動中不斷開闊視野，汲取新的能量，產(chǎn)生新的想法。在小學(xué)科學(xué)STEM教育中，老師需要不斷地設(shè)計實踐探究活動，引導(dǎo)學(xué)生接觸多樣的科學(xué)知識和任務(wù)，親歷探究過程，在吸收和內(nèi)化中思考、感悟，并不斷地呈現(xiàn)個人的想法，從中體驗科學(xué)創(chuàng)新的魅力。在實踐中，老師需要不斷地挖掘科學(xué)STEM教育中有利于學(xué)生發(fā)展的內(nèi)容，特別要結(jié)合學(xué)生的成長規(guī)律和思維特征。在活動的設(shè)計上，要從易至難，使學(xué)生能夠不斷突破，從創(chuàng)造中獲取自信心。另外，傳統(tǒng)科學(xué)教育大多停留在理論層面，或者局限于老師設(shè)計的實驗環(huán)節(jié)中，學(xué)生個人的創(chuàng)新思考受到局限，很多無法在實際中檢驗，降低了學(xué)生的科學(xué)探究欲望。在當(dāng)下的教學(xué)中，老師需要突破理論束縛，設(shè)計趣味性強的實踐操作活動，從工程和技術(shù)角度出發(fā)，以科學(xué)探究活動幫助學(xué)生有效創(chuàng)新。

例如，在學(xué)習(xí)《小蘇打和白醋》一課時，基于STEM教育理念，老師要組織實踐探究活動，引導(dǎo)學(xué)生在動手操作中創(chuàng)新。比如，針對小蘇打和白醋這兩個物質(zhì)，從獨立的觀察活動入手，讓學(xué)生動手操作，將小蘇打和白醋混合，觀察兩者混合后產(chǎn)生的變化，可引入拓展活動“火山噴發(fā)”的模擬現(xiàn)象。在環(huán)環(huán)相扣的科學(xué)探究活動中，學(xué)生通過觀察產(chǎn)生創(chuàng)新想法，發(fā)現(xiàn)新的問題，再次整合其他學(xué)科知識，展開新的探究活動。在科學(xué)創(chuàng)造的基礎(chǔ)上，通過新的物質(zhì)變化對化學(xué)變化和物理變化形成更深入的理解。

（三）設(shè)計開放學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)生反思水平

靈活性、多元性是創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。在多種學(xué)科知識和經(jīng)驗的整合下，不斷地創(chuàng)造出新的事物和結(jié)論，這一目標(biāo)的實現(xiàn)需要開放性的環(huán)境支持，在小學(xué)科學(xué)STEM教育中要打開學(xué)生思維，使其獨立思考。比如，在設(shè)計主題實踐活動過程中，老師需要融合科學(xué)、化學(xué)、物理的相關(guān)知識，同時要關(guān)注小學(xué)生的思維特征，他們具有強烈的好奇心和豐富的想象力，在此過程中要預(yù)留開放的空間場景，讓學(xué)生從多個維度思考，強化反思能力，以創(chuàng)造出豐富的理解和解決問題的方法。

例如，在學(xué)習(xí)《怎樣放得更大》這一課內(nèi)容時，關(guān)于放大鏡的使用，學(xué)生在日常生活中都接觸過，但學(xué)生基本是應(yīng)用一個放大鏡來觀察物體，思維存在局限性。要培養(yǎng)創(chuàng)新精神，老師就要提出開放性問題，啟發(fā)學(xué)生反思以往認(rèn)知的局限性，進而開放思維，去探索用兩個放大鏡觀察物體的情形，對比一個放大鏡看到物體圖像的不同，從而拓寬學(xué)生的科學(xué)視野。在此過程中，老師要特別向?qū)W生強調(diào)科學(xué)創(chuàng)造力的重要意義，促使學(xué)生建立不懈探索的科學(xué)精神，獨立應(yīng)用科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新思維去探尋可以應(yīng)用兩個放大鏡放大倍數(shù)的方法。六年級學(xué)生會在不斷的嘗試中發(fā)現(xiàn)，把兩個放大鏡疊在一起可以把物體放得更大，還會在老師的適當(dāng)引導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)兩個放大鏡之間間隔一定的距離，效果更佳。學(xué)生會根據(jù)放大鏡片的直徑去尋找生活中的材料，嘗試制作一架簡易顯微鏡，并利用它不斷地探究微小世界的奧秘。

三、結(jié)語

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是小學(xué)教育的任務(wù)，在科學(xué)STEM教育中，要針對這一理念和特征創(chuàng)設(shè)多樣化情境，以活躍學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維，主動積極地接觸新事物。同時，要組織豐富的創(chuàng)造性活動，設(shè)計開放的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生擁有足夠的空間來發(fā)展科學(xué)思維、實踐創(chuàng)新想法和技能，在提升反思創(chuàng)造水平的同時，增強科學(xué)綜合素養(yǎng)。