談核心素養視野下STEM教育與小學科學教學的融合

韓 剛

（甘肅省靜寧縣南關小學，甘肅平涼 743400）

引 言

核心素養是順應當前教育形勢發展需要而提出的人文能力要求。小學科學的教學目標是培養小學生從小熱愛科學、勇于探索和創新的精神。STEM 是當今較為熱門的教育模式和理念。STEM 教育由科學、技術、工程和數學四個元素構成，其核心是培養學生面向未來的科學探索意識、工程技術素養和實際解決問題的能力[1]。如何把STEM 教育融入小學科學教學中，成為小學科學教師探索和研究的課題。小學科學教師要加強對學生實踐探究過程的指導，注重引導學生動手與動腦相結合，增強學生的問題意識，培養學生的創新精神和實踐能力。因此，小學科學教學融入STEM 教育能培養學生的合作探究意識，提高學生解決問題的能力，培養學生的創新精神和實踐能力，從而促進學生核心素養的形成。

一、STEM 教育與小學科學教學融合存在的問題

（一）教師對STEM 教育理念認識不清

STEM 教育源于美國較為先進的教育理念，其內容包含科學、技術、工程和數學四個方面，曾在美國風靡一時，后被我國高校學者應用，現也被廣大中小學教師融合到學校學科教學過程中。但有很大一部分教師對STEM 教育理念的核心內容和精髓沒有了解透徹，只是膚淺地融合到學科教學中，導致無法展示其強大的功用，影響學生核心素養的形成[2]。

（二）教師忽略學生的認知水平和創造能力

由于ETEM 教育理念先進，缺少專業的培訓機構來培訓教師如何借鑒和應用，教師缺少對學生認知水平和實踐能力的評估，較難把握整個科學教學方向，使先進的教學理念與實際科學教學存在一定的差距。

（三）教師在科學教學中融合STEM 教育的措施落實不力

小學科學教學融合STEM 教育是一種跨學科、多學科融合，重點培養學生科學素養的教育。然而，很多學校在小學科學教學融合STEM 教育過程中，出現教師教學措施落實不力、不精準到位的情況，導致學生的科學核心素養在融合過程中難以形成。

1.缺乏專業技術人才和教師

目前，在中小學科學教學中融入STEM 教育還是初步試驗階段，學校缺少專業教師，且教師教學水平參差不齊。

2.課堂教學方法過于簡單而沒有創新

在小學科學教學中，很多教師只會照本宣科，對學生動手實踐方面的指導缺乏有效性和科學性，對學生的科學素養要求不高。缺乏實驗器材和環境的學校更是無法達成培養學生科學精神和科學素養的教學目的[3]。

3.課堂教學缺乏有效的教學方法

新課程改革理念強調以學生為主體，積極倡導學生能夠以任務驅動的方式進行合作探究學習，積極培養學生科學的創新精神和實踐能力。然而，很多教師無法做到這一點，其教學方法單一，無法激發學生的求知欲和興趣。

（四）教師對STEM 教育與小學科學教學融合的評價不合理

在STEM 教育與小學科學教學融合的過程中，教師需要不斷培養學生的創新意識和動手實踐能力。有效的評價能激勵學生，培養其核心素養。但在平時教學過程中，有的教師對學生的評價只是浮于表面，對學生學習探索過程中的情感態度、思維品質和點滴進步，缺少有力而又有實效的評價，導致學生沒有真正體驗到學習的快樂[4]。

二、核心素養視域下STEM 教育與小學科學教學融合的策略

（一）厘清小學科學與STEM 教育理念的關系，以促進學生核心素養的形成

小學科學是培養學生從小熱愛科學、勇于探索科學知識的精神，并積極實踐創新的啟蒙課程。而STEM教育是融科學、技術、工程和數學為一體的新型理念。由于小學科學課程涉及科學、工程和數學的知識，因此二者之間存在著必然的聯系，將STEM 教育理念融入小學科學教學中是順應社會發展的必然產物。這種跨學科的教育模式可以培養學生的合作探究及動手實踐能力，在解決問題的過程中培養學生勇于探索、積極進取的科學態度和創造精神，從而促進學生科學素養的形成。那么，要從哪些方面來融合二者的關系呢？

1.實踐性

二者都強調實踐的重要性。學生只有親自動手實踐，才能得到真知，才能在實踐過程中培養自身的核心素養。STEM 教育中的工程素養就要求學生動手實踐，而小學科學中也有很多內容要求學生觀察并動手模擬實踐，然后根據數據得出正確的結論。例如，小學科學五年級下冊“時間的測量”一課中的時間概念和數學知識息息相關。為了獲得時間，人們用了水鐘、燃油鐘、沙漏等一些簡易的時鐘來知道大概的時間，但為了獲得更精準的時間，人們不斷改進方法和實驗，發明了鐘表。教材要求學生動手實踐來做一個擺鐘，并仔細觀察和記錄擺動的次數和數據，最后得出更精準的時間。

2.創新精神

創新是一個國家的核心競爭力，是國家軟實力的核心體現。學校應有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEM 教育、創客教育等新型教育模式，使學生具有較強的信息意識和創新意識。這也是教育部在新形勢下對教學提出的新要求。因此，創新精神是學生核心素養的一個重要方面[5]。

（二）采取合理的融合措施，促進學生科學核心素養的發展

教師應積極采取以任務為驅動的課堂教學方法，來促進學生科學核心素養的形成。這對提高學生的學習效果和實現課堂教學目標具有十分重要的意義。

下面本文以小學五年級下冊“沉和浮”的第四部分“造一艘小船”為例，談談采取怎樣的融合措施來開展課堂教學，促進學生科學核心素養的形成。本節課主要根據前面所學有關物體的沉浮現象、探究活動、探尋物體沉浮規律及觀察影響物體沉浮變量等知識來解釋生活中的現象，并在此基礎上引導學生進行動手實踐。

本節課的教學目標是：要求學生能根據自己的認知水平和能力，利用一些材料來造一艘小船。

教材分為三部分：用橡皮泥造船、用其他材料造船和船的展覽會。課程的教學模式主要以任務型驅動為主，即課前布置任務、課中完成任務、課后評價任務。

1.課前布置任務

俗話說：“不打無準備的仗。”小學科學課堂教學亦是如此。教師在上本節課前，應積極做好各項準備，并指導學生做好如下準備。

（1）把本班學生分成5 個小組，每組7～8 人，每組選一個小組長作為任務的引領者。這主要是引導學生建立小組，為課中的探究活動和集體合作學習做好準備工作。

（2）制訂造船計劃。要求學生準備好需要的材料，如橡皮泥、墊圈或玻璃球；設想造船的材料和工具；畫出船的設計草圖，計算相關數據等。

（3）上網查詢相關造船知識。課前布置學生自主上網查詢造船的相關知識，旨在激發學生的學習興趣。

教師通過課前布置任務，讓學生將STEM 教育理念融合到小學科學探究中，自主進行探究學習，培養了學生的主動探究意識，并挖掘了學生的學習潛能，有助于學生從小養成良好的科學探索習慣。

2.課中完成任務

教師在上課時，首先利用PPT 展示本節課將要學習的知識和所要實現的目標，讓學生先明確課堂學習的目標和方向，激發學生的學習興趣。接著，教師借助多媒體播放有關船的歷史、作用、種類等視頻，并告訴學生：船是人類的偉大發明，能夠幫助人們運輸貨物。然后，教師布置以下課時任務。

（1）橡皮泥在水中會下沉，如果用一定量的橡皮泥造船，怎樣才能造出一艘裝載量比較大的船呢？

（2）采用什么方法增加小船的裝載量？

（3）用什么方法保持船的平穩狀態？

（4）用什么方法使我們的船裝載得更多？

（5）說出所制作小船的特點。還有哪些地方需要改進？

教師給各小組提供20 分鐘的時間來制作小船。在學生制作小船的過程中，教師可以到各小組中去巡視指導。最后，教師要求各小組派出小組長將本組制作的小船進行展示，開一個小型的展覽會，并給予優秀的小組表揚和肯定，要求各小組派出代表說說造船的原理、特點和需要改進的地方。學生通過參與合作探究活動，增強了自身的合作意識和科學探索精神。學生的成果展示彰顯了他們的創新能力，展現了科學核心素養中的科學探索精神和實踐能力。

3.課后評價任務

評價是小學科學教學的重要組成部分。科學的評價是促進學生形成科學核心素養的重要保障。教師采用科學、合理的評價方式和方法，對教學的過程和結果加以及時、有效的監控，能對教學起到積極的導向作用。在教學過程中，教師適時的評價能促使學生不斷認識自我，樹立自信心，在快樂的氛圍中完成各項任務。特別是小學生生性活潑、好奇心強，如果能得到教師的表揚和同學贊許的目光，定會更加努力學習，砥礪前行，從而促進自身核心素養的形成。

結 語

綜上所述，學生的核心素養需要在STEM 教育理念和小學科學教學融合的過程中慢慢得到發展。STEM教育的有效融入，可以大大提升小學科學教學效率，更好地實現教學目標。教師應該多鉆研STEM教育理念，多學習國內外成功的教學案例，吸取精華，并把STEM教育的精髓科學地融入小學科學教學中，讓學生積極主動參與課堂教學實踐，培養自身的創新能力。總之，基于核心素養下STEM 教育和小學科學教學的融合，一定會培養出更多適應未來社會發展的棟梁之材。