STEAM教育融入小學科學的路徑探索

□江蘇省揚州市邗江區黃玨學校 孟海玲

美國國家科學委員會（National Science Board）代表NSF發布主題為《改善所有美國學生的科學、技術、工程和數學》的公開信，在公開信中，將科學、技術等五大素養視為學生必須掌握的內在素質，從而揭開了STEAM教育的序幕。

一、Science（科學）：培養科學興趣

小學科學課程承擔著培養學生科學探究能力與科學思維的重要任務。在教學指導活動中，一切與科學有關的理論知識、現實活動構成了科學課程的教育基石。STEAM理念將“科學（Science）”視為該理念中的第一執行要素，強調學生科學素養、科學思維在教學中的體現，這一教學觀念與小學科學課程相互呼應，進一步幫助學生掌握了基本的學習思路。在融合STEAM開展小學科學教學活動的過程中，教師可嘗試對“科學”的核心概念進行應用，以此來為學生創造學習、互動和交流的機會。

以蘇教版小學科學三年級上冊“空氣占據空間嗎”的教學為例，結合科學知識，教師可帶領學生設計科學實驗，引導學生了解空氣的神奇之處。在開始教學之前，先引導學生對教學對象形成初步的了解：教師給出思維導圖，要求學生配合關鍵詞“空氣”，對空氣的性質、功能進行總結。在結合現實生活經驗思考后，學生給出如下答案：呼吸需要空氣，空氣能夠流動……這是基于基本功能的認知，是生活經驗的積累。為了培養學生的科學意識，教師可通過多媒體視頻向學生展示空氣存在的不同環境，并向學生提出問題：“作為看不見的材料，空氣是否會占據空間？”引導學生利用塑料包裝袋進行實驗：用包裝袋“捕捉”空氣，發現包裝袋鼓起，按壓包裝袋，有明顯的“彈性”，證明空氣是會占據空間的。在條件允許的情況下，可帶領學生進行深度科學實驗，思考如何壓縮空氣的體積，空氣占據的空間大小受到哪些因素的影響。教師引導學習空氣的有關知識，探究物質形態的變化特點，將能為學生掌握科學知識創造新的條件。

二、Technology（技術）：豐富學習經歷

“技術（Technology）”是幫助學生掌握科學技能、訓練學生的科學技術應用能力的重要手段。在現代教學指導活動中，合理應用技術能夠幫助學生掌握教學與實踐的一般特點，在實踐操作的過程中掌握核心教學知識。在小學科學教學活動中，“技術”的缺失是教學環節所面臨的首要難題。首先，實驗技術缺失。實驗教學活動不受重視，學生缺乏開展實驗、分析科學知識的必要條件；其次，教學技術缺失。以“教”為核心的教學模式依舊占據主導位置，在科學教學活動中，多種科學素材頻繁出現在課堂上，但學生只能聽、看，其并不能獲得主動學習相關科學知識的機會。只有教師重視“技術”，解決硬件配置的矛盾問題，才能加快小學科學課程的進化速度。在小學科學教學活動中，教師可借助教學技術、實驗技術落實小學科學教學指導工作，開發學生的科學技能與科學思維，依靠實操重新規劃科學教學模式。

以蘇教版小學科學四年級上冊“魚類”的教學為例，學生需要在學習這一課程的過程中結合實驗了解魚類生物的特點。在以往的教學活動中，這一過程被教師給出的圖片、教學視頻所取代，整體的教學效率得不到保障。而在小學科學教學環節，教師可配合“技術”引導學生開展實驗：要求學生準備不同的魚，觀察魚在空氣中、水中的活動狀。教師應鼓勵學生配合生物材料進行自主實驗，并根據實驗結果給出結論：在空氣中，魚出現了明顯的掙扎，看起來很痛苦；但在水下，魚看起來很自由。根據物理現象，學生提出不同的結論：部分學生認為空氣中的一些物質導致魚痛苦，所以魚會掙扎；部分學生認為魚適應不了岸上的環境，所以會不斷掙扎。此時，教師可引導學生探究魚的生理構造，對魚的生長特點進行分析。當學生理解到“腮”與肺”的區別后，新的問題又會出現：是否所有的“魚”都有腮？有沒有用肺呼吸的“魚”？教師可利用網絡搜集資料。借助技術，教師能夠提高實驗教學活動的安全性、規范性，完成實驗指導任務。對于一些較為危險的實驗材料，如汽油等，可在信息技術的支持下完成實驗指導。

三、Engineering(工程)：學生獨立探究

從小學科學課程的教學要求來看，STEAM理念中的“工程（Engineering）”與現實的教育活動之間似乎并不存在著任何聯系。但在現實教學活動中，小學科學課程已經受到教師、教學資源的同步影響，形成了系統化、專業化的教學模式。教師在開展教學環節時遵循著從探究到實驗、從實驗到總結的一般教學結構，在一定程度上構建了程序化的教學模式。此外，教師對教學活動中的“工程（Engineering）”要素投入足夠的重視，也能夠調動學生參與科學教學活動的積極性。

以蘇教版小學科學四年級上冊科學“導體和絕緣體”的教學為例。學生對“電”已經很熟悉了，因為我們時刻生活在有電的環境下；但回到現實，“電”又是陌生的，因為我們無法說明“電”的概念。教師可要求學生獨立設計實驗，結合自己的所見所聞嘗試分析“電的傳輸特點”。部分學生認為，電能夠在任何環境下傳輸是因為鐵絲、鋼鐵、人體都能夠導電，“電”是萬能的；部分學生則給出否定意見：電工在維修電路的時候會佩戴絕緣手套，是為了隔絕與電的接觸，證明電并非在任何環境下都能夠流動。此時，教師可利用小燈泡、導線等材料設計實驗，引導學生觀察在以導線、橡皮筋分別為連接材料時，燈泡的閃亮狀態。實驗結果1表明，橡皮筋并不具備“通電”的功能。學生根據實驗現象提出問題：電在什么條件下能夠傳播？能夠導電、不能導電的材料分別叫什么？“工程”將小學科學課程改造成了系統化的教學課程。因此，教師在嘗試落實教學工作的過程中，可構建從提問到探究，再到推導的全新教學模式，提出問題，反駁觀點，讓學生的思維變得更活躍。

四、Art(藝術)：感受科學之美

小學科學課程中所包含的“美”是一種建立在理性思維之下的“美”。在教學活動中，其只能為學生帶來獲取知識的滿足感，而不能使小學生獲得視覺上、情感上的享受。對于小學科學教學課程來說，教學活動是否能夠激發個人的興趣、是否能夠調動個人的學習欲望這兩個問題直接影響到學生的學習態度是否是好的。當教師直接將枯燥的科學知識傳遞給學生時，學生的求知欲雖然在逐步發展，但其掌握科學知識的能力卻在不斷下降，對于科學教學活動的興趣愈發薄弱。教師結合STEAM理念中的“藝術（Art）”元素重新補充小學科學課程的教學內容，則能夠在開發學生智慧的同時激發學生的學習欲望，促使學生在學習的過程中獲得能力、取得進步。

以蘇教版小學科學四年級下冊“用種子繁殖”的教學為例，教師可利用種子引導學生開展探究實驗：準備不同植物的種子，要求學生利用種子種植植物，觀察植物的生長狀態。在初步進行探究的過程中，學生認為只要有土壤和水，種子就一定會萌發，從而將種子隨意丟棄在土里。在一段時間的試驗后，學生發現土中的種子已經腐爛。這時，教師可導入第二環節的教學工作，引導學生分析種子腐爛的原因，配合植物種子、自來水、泥土等材料繼續進行實驗。這一過程中，學生開始對水的用量、植物的光照環境等要素進行控制，保障植物生長的科學條件。教師可要求學生配合Excel記錄植物種子的成長速度，對實驗結果進行總結；在探究了種子萌發的條件后，將植物做成標本，對自己的科學探究歷程進行保存。

五、Mathematics(數學)：形成理性思維

數學以鍛煉學生的理性思維為第一目標。教師在科學課程中融入STEAM理念中的“數學（Mathemat?ics）”思想，能夠使學生站在邏輯、客觀規律的角度思考問題，從而看透科學的本質。在以往的小學科學教學活動中，教學工作極為單調：教師給出某一科學原理與科學知識，然后要求學生對科學現象背后所包含的哲理進行總結、分析，一旦學生遇到瓶頸，教師會直接給出答案，這種教學模式削弱了問題的價值，不利于學生理性思維的發展。要將STEAM理念融入小學科學教學中，教師可將數學帶入到教學活動當中，借助數學中的理性知識引導學生感悟科學的核心魅力。

以蘇教版小學科學“太陽”的教學為例，教師可要求學生利用數學課程中所掌握的統計圖、表格等材料完成科學探究任務。教師可要求學生準備溫度計，以每個小時為時間點，帶領學生利用統計圖對最高溫度、最低溫度進行統計，利用基本的數學方法掌握科學知識。在統計的過程中，學生可能會主動提出不同的問題：中午太陽高照，但為何下午兩點左右的氣溫普遍最高？夜晚沒有太陽，但在太陽升起前一小時，氣溫明顯降低，氣溫的變化與時間存在著哪些關系？教師引導學生在實驗的過程中借助統計圖對溫度進行記錄，然后思考太陽的功能，能夠為后續的總結活動提供可視化材料。

六、總結：感悟科學之法

總結活動在小學科學教學活動中并不受重視，由于各個板塊沒有建立相應的聯系關系，學生參與教學活動的積極性并不高。要將理念融入小學科學課程中，教師應從STEAM理念的多元化特點中尋找經驗，構建多模塊、多元素的教學模式，及時總結學習經驗，提高學生的學習效率。

以蘇教版小學科學四年級下冊“熱脹冷縮”的教學為例，教師可要求學生在以往的教學活動中吸取經驗，以此來幫助學生掌握科學學習經驗。在以往的科學教學活動中，學生依靠對比、試驗和總結等方式對科學原理進行分析，對比實驗、討論活動等要素在科學教學活動中較為常見。在科學教學環節，教師可結合“物質體積的變化”這一話題開展總結活動，引導學生思考如何學、怎么學。在這一環節中，教師可要求學生必須將STEAM理念中所包含的教學方法與教學元素帶入課堂，如借助信息技術搜集熱脹冷縮的有關例子，依靠數學技術統計不同物質熱脹冷縮的程度等。在STEAM理念下，教學活動完成了從學到用的自然過渡，學生對于科學知識的理解更加透徹。但在此過程中，教師也要重視學生的整體差異性，立足全局開展教學活動。

總的來說，要將STEAM理念融入小學科學教學活動，教師必須清楚地認識STEAM理念中所包含的專業版塊、學生的科學素質；在教學環節中應用STEAM理念，圍繞STEAM理念規劃教學工作；從科學、技術、數學等要素入手，感受小學科學課程的魅力，進一步提升教學質量。