STEM教育與小學科學課程資源整合的必要性分析

劉曉棠

《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱“新課標”）指出，小學科學課程是一門綜合性課程，學生在理解現象和解決實際問題時需要綜合運用不同領域的知識和方法。[1]STEM教育則是將科學、技術、工程和數學結合在一起，引導學生進行探究的教育方法，強調的是跨學科的理念。由此可見，STEM教育實際上與新課標的理念不謀而合。基于此，本文結合教學實踐，就如何利用STEM教育整合小學科學教育資源進行了分析研究。

一、STEM教育與小學科學課程資源整合的意義

STEM教育是一種將科學、工程、技術、數學整合在一起進行知識探究的教育模式。其中，科學指的是科學概念，工程和技術則是學生運用所學知識進行的問題解決或新事物的創造，而數學則是學生解決問題的工具和依據。理解了STEM教育的含義我們就可以發現，STEM教育除了強調學科融合之外，還強調學生的主動探究和創造能力的培養。因此，將STEM教育與小學科學課程資源整合在一起，可以調動學生的主動性，鍛煉學生的學習能力，凸顯學生的主體地位;也可以培養學生的實踐能力和意識，促進學生知識的融會貫通;還可以培養學生的創造能力和創造思維，為學生的未來發展奠定良好的基礎。除此之外，在基于STEM理念進行科學知識的探究時，學生的動手能力、合作能力、科學探究精神都將得到培養，這實際上是學生綜合發展的具體表現。故而，將STEM教育與小學科學課程資源整合在一起是非常必要的。

二、STEM教育與小學科學課程資源整合的實踐

（一）非問無以廣識，明確問題：生活情境中聚焦

小學階段的科學與我們的生活息息相關。因此，在利用STEM教育整合教育資源時，教師可以為學生創設生活化情境，促進學生發現問題、探究問題。如在“火山和地震”一課的教學中，筆者為學生展示了這樣的時政新聞：

新聞一：2021年2月13日晚，日本福島縣東部海域發生7.3級地震，造成至少1人死亡，約190人受傷。

新聞二：3月20日17時09分在日本本州東岸近海（北緯38.43度，東經141.84度）發生7級地震，震源深度60千米。

新聞三：2021年10月，日本千葉縣發生6.1級地震，東京震感明顯。

這三則消息引起了學生的疑問：為什么日本發生地震如此頻繁？此時，筆者再引導學生探究本節課知識，就起到了事半功倍的效果。

許多學生實際上具備生活經驗，但因為缺乏觀察，對生活現象的探究也不夠深入。教師借助生活情境引導學生聚焦問題，促進了學生思維的深化，也培養了學生的實踐意識和科學思維，為學生接下來的探究做好了引導。[2]

（二）上下求索而得之，設計方案：頭腦風暴中勾勒

在STEM教育中，學生探索為主要活動。而“工欲善其事，必先利其器。”因此，教師在開展科學教學時，要注意引導學生設計方案，使學生為科學探究做好充分的準備。如在“光的傳播”中，學生需要探索光的直線傳播規律。筆者在開展教學之前，就創設了問題支架，引導學生設計充實、具體、有條理的探究方案：在研究這一規律時需要用到哪些材料，想要驗證光沿直線傳播這一規律需要做出什么樣的假設，在研究過程中需要做好哪些工作？在問題支架的引導下，學生意識到探究活動中需要準備好材料，像激光燈、紙板、鏡子等;另外，要先進行假設，如光遇到阻礙之后不會繼續傳播;還要做好實驗過程的記錄，分析整個過程中出現的各種現象。在這樣的方式下，學生了解了科學探究的步驟。教師借助問題支架引導學生設計方案，有效培養了學生的工程意識，同時促進了學生對技術材料的應用，使STEM教育理念真正落實到了科學教學中。

（三）九重閶闔開天闕，建立模型：調查研究中探索

教師在基于STEM教育開展科學教學時，可以引導學生建立數據模型，促進學生結合數學分析科學現象。如在“物體的傳熱本領”中，學生需要了解不同物體的傳熱性能。在引導學生探究這一知識之前，筆者就創設了問題支架：你應該如何對這些物體的傳熱性能進行比較，如何才能更清晰地展示出每個物體的傳熱性能。在問題支架的提示下，學生意識到在實驗過程中要進行數據的記錄和模型的建立，這樣才能有更清晰的對比。于是，在整個實驗過程中，詳細地記錄了不同的材料上升到不同的溫度所需要的時間。在這樣的方式下，學生進行探究，就有效掌握了本課重點知識，同時也意識到了數學在科學探究中的作用。教師引導學生在調查中借助數據模型進行直觀分析，有效促進了學生分析研究能力的提升。[3]

（四）絕知此事要躬行，創意制作：制作實踐中創新

新課標中一個重要目標就是學生在學習科學時，要能夠利用所學知識進行創新，培養他們的創造思維和能力。因此，教師在開展科學教學時，可以組織創意制作活動，促進學生對科學知識的靈活應用。

例如，在“七色光”中，學生了解了光的色散現象，甚至進行了光的合成和分解現象。筆者在引導學生學習完本節課的知識之后，就組織了創編活動：結合光的色散和萬花筒的工作原理，嘗試自己制作出各種顏色的彩虹。這一創編活動不僅對學生的知識基礎進行了考驗，同時也對學生的科學思維和技術能力進行了考查。如學生如何將三棱鏡和其他材料有機融合在一起，如何熟練地掌控七種顏色的光的搭配等。教師組織創編活動，切實將S、T、E、M與科學課程結合在了一起，促進了學生科學綜合素養的培養。

（五）行之愈篤知益明，測試改進：反復比較中優化

所有的知識探究都不是一蹴而就的事情，需要學生反復驗證，這樣才能在學生心中留下深刻的印象。因此，教師在基于STEM教育開展科學教學時，可以引導學生在反復比較中優化，在不斷測試中改進。

例如，在“蛋殼與拱形建筑”中，學生需要知道，拱形建筑的承重力及其原理。因為生活中最常見的拱形建筑是橋梁，于是筆者就引導學生進行了搭建橋梁的測試，鼓勵學生反復比較，探索拱形建筑的承重能力有多強;是不是橋面的拱形越大，承重力就越大;橋面拱形弧度達到什么樣的標準，更容易通行？學生就這一問題進行了反復測試和比較，通過不斷增加砝碼，測試拱形紙片橋的承重。在找到承重力最大的點時，還有學生提出，這樣的坡度對交通工具來說是不是一項挑戰，是否需要再次進行調整。在這樣的反復實驗中，學生了解了為什么橋梁大多建造為拱形，也意識到了拱形建筑的優越之處。同時，學生樹立了嚴謹的科學精神，綜合素質得到了發展。

（六）何惜一杯相共嘗，展示交流：取長補短中改善

教師在基于STEM理念開展科學教學時，可以鼓勵學生進行成果展示和交流，促進學生取長補短，獲得更好的發展。如在“我們來仿生”中，筆者就引導小組學生自主挖掘生活中動物的習性和特點進行創造。在這一過程中，有的小組發現蜘蛛網具有粘性，就思考是不是可以結合這一特點設計防盜網。也有的小組提出建議，是不是可以用這個制作漁網，這樣魚就跑不掉了。還有的小組思考蜘蛛的網為什么會有粘性，生活中哪些事物可以創造出這種粘性，是不是還可以利用這種粘性做其他的事情。小組之間在交流時彼此吸收了優點，進行了融合創造，碰撞出了新的火花。通過這樣的方式，學生將所學知識融合在了一起，創造性思維也得到了發展，其科學水平得到了有效提高。[4]

（七）博學而日參省乎己，評價引導：三省吾身中發展

評價具有引導的作用，教師可以結合評價結果有針對性地引導學生查漏補缺，促進學生的發展。因此，在將STEM教育整合到科學教學的過程中，教師要注意完善評價模式，加強學生認知。[5]

例如，在“水滴的‘旅行”這一課中，學生需要建立水循環的模型。基于STEM教育理念，教師采取了小組合作的方式，要求學生在模型中設計“陸地”“海洋”“天空”等，觀察水循環。在這一過程中，筆者錄制了各個小組合作探究的過程，并在探究結束之后播放給學生，引導學生觀看和反思。通過這樣的方式，學生可以注意到更多細節，并加強自我建設。像有的學生在觀看探究過程時發現，自己在探究的過程中過于執著模型外表的建造，卻忽視了水循環的原理，導致整個實驗總是出現偏差;有的學生則是發現同小組的學生提出了比較實效的建議——要注意溫差的設計，但是被自己忽略了。在明確自己的不足之后，學生就會有針對性地改正，在之后的合作中也會有意識地與其他學生討論、交流，有效提高了探究質量。當然，除了引導學生自省之外，教師也可以鼓勵學生在組內互相評價或者小組間進行互相評價等。通過這樣的方式，學生的自身素質可以得到提升，STEM理念可以得到落實，學生的核心素養也可以得到培養。

三、結語

總之，STEM教育在小學科學教學中的應用，使學生從“探究—學習—實踐—創造”中深入了解了科學課程，緊緊貼合了學生在科學學習中的規律，對促進學生綜合素養的發展產生了積極意義。在這一過程中，學生雖然需要面臨轉變學習方式和理念的陣痛，但這為學生的后期發展奠定了良好的基礎。因此，教師要重視STEM教育在小學科學課堂的落地，培養學生良好的學習習慣，

促進學生長足發展。

參考文獻：

[1]劉敏潔.基于STEM教育理念的小學科學教學設計思考[J].文理導航（下旬），2021（12）：4，79.

[2]顧挺.STEM視域下小學科學拓展性課程的實踐研究[J].天天愛科學（教育前沿），2021（10）：119-120.

[3]楊金勇，王夢珂.STEAM與創客教育整合課程體系研究：以小學科學為切入點[J].現代教育技術，2021，31（10）：118-124.

[4]陳凱寧.基于STEM教育理念的小學科學教學探究[J].中小學電教，2021（10）：80-81.

[5]李夢超.基于STEM理念下構建小學科學高效課堂的策略研究[J].新課程，2021（40）：165.