基于STEM理念的初中科學(xué)融合教學(xué)

任愛(ài)娟

摘要：STEM理念是以提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)以及工程素養(yǎng)為主要目標(biāo)的教育，注重運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，引領(lǐng)學(xué)生高效解決實(shí)際問(wèn)題，從具體問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)到最后模型的構(gòu)建，進(jìn)一步體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，能夠?yàn)樯鐣?huì)培養(yǎng)出更多高質(zhì)量人才。因此在本文中筆者將圍繞STEM教育理念，以初中科學(xué)融合教學(xué)展開(kāi)討論，論述如何進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：STEM理念;初中科學(xué);融合教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）18-067

在新課程改革背景下，注重課程教學(xué)的綜合化，在具體教學(xué)中有效解決當(dāng)前學(xué)生高分低能的現(xiàn)象，要求教師在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，借助不同學(xué)科之間的整合，全方位促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升，當(dāng)前各種不同教育理念逐步受到人們的關(guān)注，其中STEM理念則受到教師的重點(diǎn)關(guān)注，這一教學(xué)理念在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用可以進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生自身實(shí)踐操作能力的提升，因此在本文中筆者將針對(duì)STEM理念的初中科學(xué)融合教學(xué)展開(kāi)分析。

一、基于STEM理念的初中科學(xué)融合教學(xué)原則

1.綜合性原則

STEM理念本身具有教育綜合性，因此要求STEM理念下初中科學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中也應(yīng)當(dāng)具備一定綜合性原則，在具體教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重將科學(xué)、數(shù)學(xué)以及工程技術(shù)等不同知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中善于運(yùn)用綜合性知識(shí)解決實(shí)際性問(wèn)題，進(jìn)一步提升自己對(duì)STEM理念的理解，全方位培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.實(shí)踐性原則

STEM理念本身而言強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)實(shí)踐性，那么在STEM理念下注重設(shè)置科學(xué)課程內(nèi)容環(huán)節(jié)中也應(yīng)當(dāng)注重實(shí)踐性，引領(lǐng)學(xué)生積極主動(dòng)參與到科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中去，同時(shí)對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)不要僅局限于課本知識(shí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)注重積極鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行大膽想象以及深入探索，在探索中提升學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力。

3.社會(huì)性原則

STEM理念下的課程注重社會(huì)性原則，也就是涉及的探究性話題一般都是與社會(huì)相關(guān)的主題，從而引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)性思考，其對(duì)學(xué)生的思維能力培養(yǎng)具有一定的促進(jìn)性作用，還可以進(jìn)一步提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生將所學(xué)習(xí)到的內(nèi)容用于解決實(shí)際問(wèn)題，全方位提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、基于STEM理念的初中科學(xué)融合教學(xué)策略

1.注重多學(xué)科的融合性，掌握基本知識(shí)

大量實(shí)踐研究表明，如果將學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為單獨(dú)的學(xué)科，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)中就無(wú)法將各個(gè)學(xué)科的內(nèi)容聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)，其主要目的是進(jìn)一步幫助學(xué)生構(gòu)建不同學(xué)科知識(shí)之間的相互聯(lián)系知識(shí)框架，幫助學(xué)生更加深入了解科學(xué)知識(shí)，這樣的跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念，恰好是STEM理念所積極倡導(dǎo)的。STEM理念倡導(dǎo)讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用跨學(xué)科方法進(jìn)一步解決實(shí)際生活中所遇到的具體性問(wèn)題，讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，其實(shí)踐則是學(xué)生對(duì)理論知識(shí)從認(rèn)識(shí)到踐行的環(huán)節(jié)，并在具體實(shí)踐中深入感知到科學(xué)知識(shí)的魅力。對(duì)初中科學(xué)學(xué)科而言，利用STEM理念為學(xué)生營(yíng)造跨學(xué)科教學(xué)情境，善于將不同學(xué)科知識(shí)內(nèi)容融合在一起，引領(lǐng)學(xué)生在具體實(shí)踐活動(dòng)中深入感知科學(xué)知識(shí)的魅力，有效掌握科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)能力的提升。

例如，在《聲音的發(fā)生和傳播》教學(xué)中，教師借助PPT的方式為學(xué)生呈現(xiàn)不同物體在發(fā)聲的時(shí)候有什么樣的特征，讓學(xué)生深入實(shí)踐，進(jìn)行探索與發(fā)現(xiàn)，并在發(fā)現(xiàn)中了解到發(fā)聲的物體在振動(dòng)，然后設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，敲擊音叉，聽(tīng)到聲音，發(fā)現(xiàn)音叉在振動(dòng)，之后用手扶著音叉，音叉則停止了振動(dòng)，那么學(xué)生就不能聽(tīng)見(jiàn)聲音了，為了進(jìn)一步驗(yàn)證音叉在發(fā)出聲音的時(shí)候正在振動(dòng)的現(xiàn)象，讓音叉觸及水面，發(fā)現(xiàn)水面濺起水花，則說(shuō)明音叉在振動(dòng)，發(fā)聲的音叉觸及了懸掛的乒乓球則會(huì)看到乒乓球被彈開(kāi)，由此可以得出音叉在振動(dòng)，之后深入探究音叉振動(dòng)幅度和音叉發(fā)聲大小之間的關(guān)系，學(xué)生利用所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算與探究，使用NB物理實(shí)驗(yàn)，觀察不同頻率的音叉振動(dòng)時(shí)波形有什么不同，在具體觀察中了解到音調(diào)高的波形更加密集一些，聲音的頻率也會(huì)比較高，低音調(diào)的波形則比較稀疏，聲音的頻率則比較低，學(xué)生在具體學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中深入體會(huì)到科學(xué)知識(shí)的魅力。

2.注重問(wèn)題教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

STEM理念主要是進(jìn)一步強(qiáng)化科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)以及工程等多個(gè)學(xué)科的融合，踐行“STEM理念”教育方針，進(jìn)一步培養(yǎng)更多科學(xué)技術(shù)人才，針對(duì)當(dāng)前科學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，適當(dāng)性融入其他學(xué)科知識(shí)，因此教師在具體展開(kāi)科學(xué)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，注重利用問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)教學(xué)方法。在具體課堂教學(xué)中，善于激發(fā)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，確保學(xué)生在獲取知識(shí)過(guò)程中，善于啟發(fā)學(xué)生展開(kāi)思考，提升學(xué)生自我認(rèn)知能力，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)具體問(wèn)題展開(kāi)深入探究與思考，積極尋求全新方法，設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，在具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中提升學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知，并激發(fā)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自身綜合能力的提升。

例如，在《二力平衡的條件》教學(xué)過(guò)程中，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體問(wèn)題情景，在不破壞空罐子的形狀，同時(shí)不借助外物的支撐，如何才能夠?qū)⒖展拮有绷⒉坏鼓兀恐蠼處熤苯油展拮又屑尤胨尶展拮有绷ⅲ寣W(xué)生具體探究，并吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，帶領(lǐng)學(xué)生共同回憶之前所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)——牛頓第一定律：一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。之后教師為學(xué)生呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)的物體，一起探究靜止?fàn)顟B(tài)下二力是否平衡，之后探索驗(yàn)證二力平衡狀態(tài)下的條件：兩力大小相等，方向相反，作用在同一物體上，且必須作用在同一條直線上，并最終得到二力平衡的結(jié)論，之后教師為學(xué)生呈現(xiàn)證明二力平衡的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)習(xí)的知識(shí)選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材，并設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)， 驗(yàn)證二力平衡，深入探究二力平衡的條件，并在具體探究中了解相應(yīng)知識(shí)，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)水平，并在實(shí)驗(yàn)探究中掌握科學(xué)知識(shí)。

3.提供強(qiáng)有力科學(xué)支撐，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用

為了進(jìn)一步提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師可以借助科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)讓學(xué)生深入掌握科學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體知識(shí)的理解與掌握，同時(shí)強(qiáng)化科學(xué)知識(shí)具體應(yīng)用，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生注重科學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。在具體科學(xué)課堂教學(xué)中，如果教師一直為學(xué)生講述科學(xué)基本理論知識(shí)，對(duì)學(xué)生而言可能會(huì)比較單調(diào)與枯燥，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解更多停留在表面，不利于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的深入把握。因此教師可以嘗試為學(xué)生設(shè)計(jì)擴(kuò)展性科學(xué)作業(yè)，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，之后對(duì)學(xué)生進(jìn)行小組劃分，讓學(xué)生以小組的形式展開(kāi)討論，并在實(shí)驗(yàn)中形成對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，在動(dòng)手實(shí)踐中深入理解科學(xué)知識(shí)，并具體運(yùn)用到科學(xué)實(shí)踐問(wèn)題的解決中去。

例如，在《水的組成》教學(xué)過(guò)程中，關(guān)于水在日常生活中學(xué)生經(jīng)常會(huì)看到，但是對(duì)水的組成依然一無(wú)所知，并不是很了解，之后教師為學(xué)生呈現(xiàn)水是氫元素和氧元素所組成，之后設(shè)計(jì)證明實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以小組為單位共同探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，先通過(guò)查閱資料了解到：水具有很高的熱穩(wěn)定性，即使加熱到2000k，也只有0.588%的水才能分解，并在搜集資料中了解到霍夫曼水電解器、微型水電解器，并了解氫氣的性質(zhì)，氫氣一般是無(wú)色、無(wú)味、氣體，難溶于水，密度比空氣小，并具有一定的可燃性，之后在水電解過(guò)程中，將水分子分解成為氧分子和氫分子，為了證明氧分子和氫分子，為了驗(yàn)證氧氣的存在，則將帶有火星的木條靠近氣體，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃，為了驗(yàn)證氫氣的存在，用燃燒的木條點(diǎn)燃?xì)怏w，發(fā)現(xiàn)火焰呈現(xiàn)淡藍(lán)色，在具體實(shí)驗(yàn)中帶領(lǐng)學(xué)生共同探究，了解水的組成，升華學(xué)生的認(rèn)知，并有效運(yùn)用所學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。

4.強(qiáng)化課內(nèi)外知識(shí)融合，恰當(dāng)融入生活

STEM教育是四門學(xué)科內(nèi)容的有效融合，在初中科學(xué)教學(xué)中不僅包含了基本的科學(xué)知識(shí)常識(shí)性內(nèi)容，同時(shí)還包含了相關(guān)技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)等，因此在展開(kāi)具體科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重將課內(nèi)外知識(shí)緊密結(jié)合在一起，并注重對(duì)科學(xué)課堂教學(xué)知識(shí)展開(kāi)合理化教學(xué)，進(jìn)一步保護(hù)學(xué)生的好奇心以及求知欲，全方位提升學(xué)生科學(xué)探究學(xué)習(xí)的積極性。在展開(kāi)科學(xué)知識(shí)教學(xué)中，其中不僅涉及了科學(xué)知識(shí)，同時(shí)還包含物理、化學(xué)以及數(shù)學(xué)等不同知識(shí)，便于引領(lǐng)學(xué)生從不同視角了解與掌握科學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生自我實(shí)踐能力，并適當(dāng)融入生活，真正做到學(xué)以致用，讓科學(xué)課堂學(xué)習(xí)氛圍變得更加活躍。

例如，在《植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)》教學(xué)過(guò)程中，與學(xué)生共同走出教室，走進(jìn)校園，在校園中能聞到了陣陣桂花的香味，為何桂花會(huì)同時(shí)開(kāi)花呢？為何向日葵會(huì)對(duì)著太陽(yáng)轉(zhuǎn)頭呢？為何含羞草對(duì)人的觸碰會(huì)害羞呢？等等，在生活中發(fā)現(xiàn)植物的不同行為之后，教師提出問(wèn)題，不同的植物分別會(huì)對(duì)環(huán)境中的哪些刺激因素作出反應(yīng)呢？讓學(xué)生對(duì)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)有的植物向著陽(yáng)光長(zhǎng)得非常好，這說(shuō)明植物具有向光性。向性運(yùn)動(dòng)主要是指植物的運(yùn)動(dòng)方向與刺激的方向有關(guān)系，而感性運(yùn)動(dòng)則是植物的運(yùn)動(dòng)與刺激無(wú)關(guān)，還有向地性，背地性，植物的根向地生長(zhǎng)，則是為了獲取更多的水分和養(yǎng)料。在學(xué)習(xí)中為了證明植物的向地性，設(shè)計(jì)了科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，將植物的種子朝著不同的方向放置，然后蓋上濕布，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)植物的種子的根系無(wú)一例外都朝下生長(zhǎng)，而莖則呈現(xiàn)出背地生長(zhǎng)。在具體科學(xué)課堂教學(xué)中，更加關(guān)注學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，并善于從生活實(shí)際出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓科學(xué)學(xué)習(xí)氛圍變得更加活躍。

綜上所述，初中科學(xué)知識(shí)比較貼合學(xué)生的生活實(shí)際，大部分知識(shí)是為了解釋生活中的一些現(xiàn)象，雖然很多學(xué)生對(duì)這樣的現(xiàn)象已經(jīng)習(xí)以為常，并認(rèn)為其背后沒(méi)有可以探究的奧秘，實(shí)質(zhì)上恰恰是蘊(yùn)含了豐富科學(xué)知識(shí)。因此，在科學(xué)教學(xué)中，注重關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生科學(xué)思維，注重恰當(dāng)合理地引入STEM理念，提升自我專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力，真正成長(zhǎng)為合格的社會(huì)主義接班人。

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（作者單位：浙江省杭州長(zhǎng)河中學(xué)，浙江 杭州 310052）