有效設計實驗教學發展學生創新性思維

◇潘可馨（江蘇：宜興市高塍實驗小學）

STEM 教育理念是新時代教育改革的產物，與小學科學之間有著很深的聯系。運用STEM教育理念指導小學科學實驗教學，對于提升科學課堂的教學質量和學生對科學課的學習興趣具有至關重要的作用。

基于現階段的STEM 教育理念，小學科學教師應關注學生動手實踐的培養，發揮學生的主觀能動性。教師要真正關注學生思維的閃光點，通過有效的實驗教學，促使更多學生參與課堂，發展創新性思維。

一、STEM 教育理念與小學科學實踐的融合意義

（一）落實科學課程標準

探究實踐在小學科學課程目標中處于首要地位，并貫穿整個課程標準體系，力圖改變科學教育偏重知識傳授的傾向。這與STEM 教育理念強調真實問題解決以及教育融合相契合。教師在開展小學科學教學時，適時地引入STEM 教育理念，能夠有效鍛煉學生的科學邏輯思維，引導學生深入了解小學科學的主要知識內容，培養學生用科學的眼光看待實際問題，有效地培育學生的科學實踐素養。2022 年頒布的課程標準更是將科學探究改成了探究實踐，足以體現實踐對于小學科學的重要性。

（二）突出學生主體地位

STEM 教育理念注重學生在課堂中的主動參與，以學生作為學習的主體，以小組合作的方式開展探究實踐活動，鍛煉學生在日常生活中學會解決問題的能力；從實踐中發現問題，再對問題進行梳理，然后構建解決問題的方法和思路，重視學生的洞察力和執行力的培養。因此，將STEM 教育理念融入小學科學實驗教學，能提高學生的科學素養，培養學生的創新能力和動手實踐能力。另外，小學科學主要教學目的是在探究學習的過程中激發學生學習的興趣，而且讓他們學以致用。在課堂教學過程中，實驗教學能夠吸引每一個學生的注意力，做到全員參與式教學，提高課堂教學的全員參與程度，進而提高課堂教學的效率。

（三）培養學生學習力

在STEM 教育背景下，教師將小學科學實驗教學與STEM 教育理念有機融合，有助于學生更好地進行科學實驗探究。教師在實踐教學期間，起教學啟發的作用，要多留一點空間給學生，保證一部分內容給學生時間自學，以培養提升學生的自主學習能力，保證小學科學教學目標的有效實現，從而在實踐教學中深化學生對于科學知識的實踐理解。

（四）提高學生綜合實踐能力

小學科學這門學科具有趣味性、實踐性、探究性等特點。教師要將STEM 教育理念貫穿于科學實踐教學中，使學生學習科學知識時，充分將科學知識和實踐操作相結合，利用豐富多彩的方式，對學生的綜合能力進行培養。學生在課堂上能夠解決問題，那么回到家后或者在生活中別的場景下，也能進行相關問題的解決。這對于學生綜合實踐能力的培養有著極大的促進作用。

二、STEM 教育理念下的小學科學實驗教學設計

（一）優化課程目標

傳統的小學科學課程目標包括知識、情感、態度、價值觀幾個主要方面。而以STEM 教育理念為指導的小學科學課程教學目標，除了上述目標之外，還需關注與科學、工程等學科相關的內容。如，《風的觀測》一課，傳統課程目標主要是明確風的原理，而在STEM 教育理念指導下，教學目標除此之外，還需要制定具體的操作目標，幫助學生掌握測量風向的方法。

（二）實驗教學設計原則

在基于STEM 理念進行科學實驗教學活動設計時，要以促進學生“手腦并動”為原則，同時培養學生的科學思維與動手能力。如，通過制作模型或是組織操作實驗，讓學生邊動手邊思考，還要設計具有探究性質的教學活動，不斷探究與實踐是科學的重要精神。設計活動時，需注意活動的科學性和系統性，應讓學生分階段、有步驟地執行，以體現教學活動的參與價值。

（三）優化教材內容

為了更好地探究STEM 教育理念對于小學科學課堂的實踐影響，深化學生的科學基礎，小學科學教師可以結合教學重點，進行創新性教學設計，開展專題實踐教學。在這種專題實踐教學模式下，探究STEM 教育理念與小學科學實驗的有機融合路徑，優化小學科學的教學模式。而在我們的蘇教版科學教材中有一個專項學習專欄：“像工程師那樣……”，因為工程實踐活動和科學探究活動是小學科學教學中不可分割的兩個方面，具有同等地位和作用，它們既互相聯系又相互區別。因此，蘇教版教材在每冊結尾設計了專項學習，讓學生在實踐的過程中接受專門的、整體的工程實踐與科學探究能力訓練。“像工程師那樣……”在系統解決真實情境中有意義、復雜的問題，強調運用科學、數學和技術領域的概念，同時能夠更好地培養學生的高階思維，在實驗中提升學生的主觀能動性以及實踐操作能力，有效深化學生的科學邏輯思維。

（四）科學實驗教學設計實踐

教師在開展小學科學實驗教學時，有機地引入STEM 教育理念，能夠有效鍛煉學生的科學邏輯，引導學生深入了解小學科學學科的主要知識內容，培養學生用科學的眼光看待實際問題，有效培育學生的科學實踐素養。以《點亮小燈泡》這一課為例。

蘇教版四年級上冊第四單元第一課《點亮小燈泡》，嘗試親自動手點亮小燈泡對學生來說是一件神奇的事情。首先，讓學生了解簡單電路的基本元件組成，然后掌握正確連接這些基本元件的方法。在“點亮小燈泡”的探究活動中，筆者設計了三個不同的操作環節，先是讓學生嘗試利用兩根導線將小燈泡點亮，當學生感受到成功的欣喜之后，對學生提出更高的要求：能不能嘗試利用一根導線將小燈泡點亮，并把連接方式畫下來。讓學生在探究實踐中感受科學實驗的神奇與奧妙。筆者緊接著提問：如果將導線都收走的話，你還能點亮小燈泡嗎？讓學生在三個不同的操作環節中，思考小燈泡和電池之間怎么樣連接才能發光，比較各種不同的連接方法，讓學生意識到需要形成一個閉合回路，從而在實踐中形成思維火花的碰撞，也為后面學習利用開關、電路暗箱做鋪墊。讓學生像科學家那樣在科學探究中摸索、實踐與成長。

而蘇教版四年級上冊《養昆蟲》一課，從課程一開始，學生即與蠶相伴，照料它、觀察它、研究它，經歷蠶完整的生命周期。由于這是一個長期的飼養、觀察活動，教師要指導學生記觀察日記，可用文字、數據、圖畫等方式記錄，并且在上課過程中穿插語文課中學習的蠶的相關知識，充分將STEM 教育理念與小學科學教學相聯系。學生通過整理觀察日記，獲取蠶的相關信息。緊接著下一課《探究昆蟲的奧秘》，在前面學習的基礎上，教師先通過甄別“哪名學生的實驗設計更合理”，幫助學生學會有了探究問題后，如何科學、合理地設計實驗；其次，選擇有價值、有意義的問題；最后，讓學生選擇自己想研究的問題，并寫出實驗設計和研究發現，引導學生像科學家一樣探索未知的昆蟲世界。把動手與動腦結合起來，在提升學生科學探究技能的同時，發展科學思維，提高對科學學習的興趣。

三、結語

綜上所述，把STEM 教育理念融入小學科學實驗教學活動的設計當中十分有意義。為使科學教學課堂變得更加高效，教師在開展小學科學實驗教學活動時，應該更加深入了解STEM教育理念的內涵以及該理念的教學特征，并且在教學實踐中積極滲透STEM 教育理念，從學生角度出發，設計契合STEM 教育理念的教學策略，以提高小學生的科學素養，促進學生實踐探究能力的全面發展與提高。