從STEM教育視角培養學生科學思維

◇黃奇煙（福建：仙游縣度尾劍山小學）

小學的科學課程，能讓學生接觸到充滿奇幻色彩的科學領域，能為學生帶來更多新奇的科學知識，并讓學生的科學思維得到更好發展，喚起學生對新奇事物的探究欲望，強化學生的實踐能力。為了讓小學科學教學水平得到提升，教師應從STEM 教育視角出發，開展高效教學。基于此，本文立足STEM 教育視角，探討了在小學科學教學中培養學生科學思維的方式，以期提升科學教學的實際效果，讓學生得到更好的發展。

新課程改革的推行以及深入過程中衍生出了更多先進的教學理念和高效的教學手段，如以生為本、因材施教、STEM、情境教學、生活化教學等，并且已經在教育領域廣泛應用。其中的STEM 教育主要就是將科學、工程、技術、數學四個領域中的知識融合在一起，對學生的科學思維培養具有重要作用。同時，在培養學生應用理論知識，提升創新能力等方面，具有重要價值。本文從STEM 教育視角出發，重點闡述培養學生科學思維的措施，為廣大教師提供參考。

一、從STEM 教育視角培養學生科學思維的要點

（一）重視學科整合

STEM 教育思想重視不同學科之間的關聯，關注不同學科之間的融合，探索不同學科之間的銜接點，實現科學整合的目標，提升小學教育體系的整體效果。學科整合的主要目標就是教會學生更多解決生活問題的技巧和方式，在不同層次、角度分析問題的思維中，幫助學生有效解決問題。

（二）重視教學實踐

STEM 教育思想比較重視教學實踐活動的開展，能加深學生的學習體驗。學生在這一思想指導下學習，能感受到所學課程的科學原理，能從本質上找出科學課程的多元化，并在實踐的過程中，深度理解科學知識內容。

（三）重視團隊合作

在各種教學模式中，合作是學生高效學習的重要方式之一。在STEM 理念的指導下，更加需要學生之間的團隊合作，要求學生具備良好的團隊合作精神。個人的能力是有限的，力量比較薄弱，而團隊的力量是強大的，能讓學生個人的潛力得到挖掘，會使整個教學活動更加順暢、有效。

（四）重視科技應用

信息技術是在不斷地科學研究中誕生的，是現代科學領域的產物。因此，教師要想培養學生科學思維，就應重視科學技術在課堂中的應用，要讓學生從不同角度去了解科學、認識科學，逐漸形成初步的科學意識。信息技術在科學課堂中的應用，能為學生帶來深刻的學習體驗，能讓學生看到更廣闊的科學領域，在不同資源的熏陶、渲染下，自然會逐漸形成良好的科學思維。

二、從STEM 教育視角培養學生科學思維的方法

（一）融合信息技術，培養學生科學思維

課堂導入是決定整堂課教學效果的關鍵。所以，教師必須做好課堂導入設計，立足學生興趣點，整合不同學科之間的知識和特點，并融合先進的信息科學技術，制作教學課件，在課件中融入學生喜歡的活動，以此吸引學生注意力，激發學生的好奇心。

以教學“植物”相關知識為例。教師可以在導入環節播放課前制作的課件，課件的內容中包含不同類型的植物圖片，以及植物生長過程的視頻，如玉米、水稻、蘋果、楊樹等。在學生觀看后，教師可帶領學生走出教室，在校園中尋找其他植物進行觀察，以此幫助學生了解不同植物的共同點和不同點，促進學生對知識深度感知。同時，教師還應對學生進行積極的引導，讓學生自己去發現不同植物的特點。這樣，有助于培養學生獨立思考能力，也會讓學生學會如何從科學思維的角度出發觀察事物、思考問題。

又如，在教學“四季”相關知識時，教師可以提前制作微課，將代表四季的圖片納入其中，并在圖片中配上文字介紹。如“白雪皚皚的冬季，銀裝素裹”“遍地都是落葉的秋季，豐收的季節”“下著綿綿細雨的春季，帶來了希望”“烈日炎炎的夏季，揮灑著汗水”。在學生觀看的基礎上，教師可以組織學生利用實驗器材嘗試著模仿不同季節，觀察實驗中的現象。這樣，能幫助學生更好地理解知識，了解自然界的變化，從而主動探索大自然，逐漸喜歡上大自然，更加愛護大自然。

（二）做好課前準備，引導學生深度學習知識

在小學的科學教學中，STEM 教學法得到了廣泛應用，且獲取了良好成效。筆者在多次的教學實踐中，不僅收獲了更多的益處，也遇到了一些需要解決問題。在STEM 教育理念指導開展科學教學，能讓學生與教材中的知識距離變得越來越近，也會讓學生感受到科學課程的魅力。基于此，教師不僅應積極地做好備課工作，同時也要指導學生進行課前準備，如閱讀相關材料、利用互聯網搜索相關素材等。在教學中，教師要鼓勵學生自主提出問題，并探究解決問題的方法。另外，教師要針對課堂任務進行合理化的分配，保證課堂教學的科學性，讓每個學生都有明確的學習方向和目標。

以教學“水”相關知識為例。教師可以對學生提出以下問題：1.水的作用有什么？2.什么物質中含有大量水分？3.如何去除水中的雜質？當學生明晰問題的關鍵點后，教師可以鼓勵學生自由討論，為學生發放不同材料，為學生提供動手的機會。如吸滿水的海綿和具有充足水分的植物、一株長時間未澆水的植物、去除水中雜質的器械等。學生通過討論以及動手操作，能對“水”形成直觀的感知。當學生在利用自己的方式獲取正確結論后，教師應對其加以引導，啟發學生思維，幫助學生了解“水”這一物質，牢記水的作用，理解水的價值。

又如，在教學“海洋里的動物”相關知識點時，教師可以提出以下問題：1.海洋中都有什么動物？2.海洋動物有哪些相同的特點？3.海洋動物是怎樣生存的？4.海洋動物需要的營養成分都有什么？5.海洋中的水和日常生活中的水有什么不同？利用問題引導學生，能使學生通過解決問題更加了解更多生命體，對世界有更深入的了解和認知。同時，還能幫助學生獲取更多知識信息，掌握不同水質的特點、區別等，促使學生在不斷探究中逐漸形成良好的科學思維。

（三）積極開展實驗，促進學生了解科學

小學科學這門課程是以實驗為基礎的，基于STEM 理念開展實驗，能真正體現出STEM教育理念的實踐教學特點。STEM 屬于一種信息化教學模式，其中具有豐富的教學資源，以及大量適合小學生研究的實驗案例。同時，它也會在小學科學實驗環節中為教師提供充足的教學素材。教師在運用這一理念開展教學時，應重點優化、加工、處理各個實驗環節，利用各種有效條件，指導學生進行實驗操作。

以與“土質”相關的實驗為例。在此過程中，學生要積極配合教師，利用自身初步形成的科學思維展開思考，利用學習過的理論知識分析實驗現象，逐漸形成良好思維習慣，并提升自身實踐能力。同時，教師在發現實驗中出現的問題時，要鼓勵學生自己思考，讓學生真正理解科學這門學科的特點，學會更多科學知識。

（四）組織小組合作，強化學生團隊合作精神

在傳統的科學課堂中，教師會根據自己的教學經驗，以及固有的教學思想授課，以最快的速度、最傳統的方式，將教材中的知識復述給學生聽，要求學生摘抄、背誦，實驗環節也基本由教師代替，學生只需要認真觀看即可。這樣的課堂，學生缺少實踐、思考機會，不利于學生的發展和進步。而基于STEM 理念開展科學教學，能讓學生擁有更多的實踐、思考的機會，學生的積極性也會得到提升，并通過合作的方式主動探究。

以教學“水的浮沉力”相關知識為例。在具體的實驗活動中，教師就可以組織學生合作實驗，讓小組學生根據自己的想法，用雙手捏出不同形態的橡皮泥，并將橡皮泥放在水中，觀察橡皮泥在水中的形態以及沉浮狀況。然后，教師引導學生進行對比和分析，思考物體的形狀與沉浮情況是否有關，引導學生更好地觀察、分析實驗現象。用合作的形式學習、探索科學知識，不僅能讓學生之間得到更好的互動，還能提升學生的語言、肢體表達能力，并逐漸形成良好的團隊合作精神。

又如，在開展“杠桿”相關實驗時，教師可以為學生提供實驗需要的材料，如杠桿尺、鉤碼、記錄表，然后將學生分成6 人的小組。首先，教師帶領學生玩游戲，讓學生根據投影中的要求：利用橡皮、塑料尺，將文具盒撬起來，并思考在這個過程中，哪幾個點的作用最關鍵。在學生做完之后，教師可以提問學生：“同學們，你們能說一說重要的3 個位置嗎？”學生快速回答：“阻力點、支點、用力點。”隨后，教師可以鼓勵學生說一說杠桿尺的特點，如“圍繞支點轉動，靜止時平衡，兩邊有小格距離相等”。這時，教師可以繼續在杠桿尺的左邊懸掛重物，并告訴學生，這個位置就是阻力點，如果要想讓杠桿尺平衡，需要在右邊用力，這就是用力點。之后，教師將實驗杠桿尺、鉤碼交給學生，讓學生動手操作，進行主要的實驗，并對學生提出實驗要求：1.左右兩邊鉤碼數相同的情況只能出現一次；2.杠桿尺左右兩邊只能掛一串鉤碼，不能一邊掛好幾串；3.杠桿尺平衡了才算完成一種掛法，每位學生都要及詳細記錄；4.記錄后，思考這個杠桿是省力的還是費力的？為什么？最后，每個小組學生挑選一名匯報員，將實驗結果完整、清晰、準確地匯報給教師，共同討論實驗中的不同現象，最終獲取正確結論。這樣，能促使學生真正掌握這部分中的關鍵知識，并主動在生活中探索和杠桿相關的現象，深刻記憶這部分知識。

三、結語

綜上所述，在STEM 的教育視角下，學生已經不是承載知識的“容器”，而是主動將具有趣味性的知識和技巧轉化成自己能力，用自己的智慧和雙手去創造全新世界，服務現實生活，努力成為生活主人。只有教師在教學中指導學生將不同學科內容融合在一起，將智慧和四肢結合在一起，將教材中的理論知識與現實生活整合在一起，才能讓學生真正形成良好的科學思維，不斷提高自己的本領，更好地協調各方面能力和知識，并逐漸成長為社會、國家所需要的優秀人才，進而為社會、國家作出貢獻。■