探思在教學中滲透STEM教育理念

楊林

STEM教育理念是當下教育教學領域中一個全新的類別，由于其出色的功能，正被越來越多地應用于各學科的教學過程中。把?STEM思想滲透到小學科學教學中，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以促進他們進行科學探究，提高自己的思考能力、動手能力、協作能力和創新能力等，從而實現全面發展。當然，好的教學模式需要有適宜的教學手段與之相匹配，基于此，本文對?STEM教育思想在小學科學教學中的滲透進行探討。

如今是高科技競相運用的時代，歐美各國為了能夠得到更多的創新人才，為了能夠有足夠的參與未來世界競爭的專業人才，正在大力提高STEM教育的質量。我國也要趕在時代的前列，從小學一年級開始就進行了科學課程的安排。科學是小學階段必修的基礎性課程，它是以科學探究為具體學習形式、以實踐教學為科學探究過程的重要環節。以科學試驗為形式，利用和經過科學探究活動，可以對學生思維上的解析維度和象征維度開展合理塑造。但這樣的塑造并非對全腦思維能力的開發，而有著相應的限制性，思維能力四種維度中的真實性、綜合性要素在科學探究過程中并沒能獲得鍛煉。STEM教育的目的在于引導學生建構跨學科知識整合的能力，提升參與STEM學習的興趣，進而形成21世紀公民應有的STEM素養。這恰好能有效地彌補小學生在科學探究過程中全腦開發上的實際需求。

一、以問題驅動，明確學習目的

STEM以解決真實的問題作為驅動，在現實中通過獲得知識、應用知識，讓學生的解決問題能力、思維能力以及創新能力得到培養，從而逐漸形成提出問題并能思考問題、解決問題的能力。對于小學生來說，在學習過程中學會質疑是學習的最大動力，也是產生創新性思維的重要源泉。假如學生永遠無質疑，就會喪失學習動力，學習就會缺少活力，思維也會缺乏創新。因此，在教學過程中，老師應當充分調動起學生的質疑能力，將問題作為驅動，確定教學目標，提高學生的學習動力，培養其創新思維。

比如在教學《光是怎樣傳播的》一課時，老師可以先利用多媒體設備為學生展示有關光照射的視頻內容，并且對學生進行引導。或者，先跟學生玩一個“找光斑”的游戲，老師用一個發出綠色光的手電筒分別照射不同的地方，讓學生快速地找到這個光斑。這時他們一定會興趣盎然，樂此不疲。緊接著，老師可以提出一些問題：大家知道這光是怎么照射到物品上的嗎？通過光你還能想到什么問題呢？在這樣的引導下，學生會產生很多問題，比如“光是怎么形成的？”“光照射到物體上的時候為什么會產生影像？”“為什么我們在晚上能夠看到光的路線，而白天卻看不見？”等。老師先對學生的問題進行梳理，并且請他們對剛才提出的這些問題進行猜想。學生就會根據自己的生活經驗大膽地猜測。老師也不直接給出正確答案，而是因勢利導地直接導入課文內容進行實驗。比如就“光是怎樣傳播的”這個問題，可以將學生分成幾個小組，讓學生自行通過實驗來驗證猜測，最終使他們了解原來“光是直線傳播的”。此后，老師可以繼續為學生進行拓展，比如針對日食、月食的形成原因進行質疑，怎么才能讓房間內照不到太陽光的綠植照到太陽光，怎樣利用科學小制作防止綜合樓道拐角學生對撞等問題，讓學生進行探究。

二、用試驗帶動，激發學生探究興趣

要讓學生通過對科學知識的學習，養成科學的學習習慣和行為習慣，掌握科學探究的方式和技巧，體驗應用科學探索行為，逐漸懂得科學地認識問題、思考問題，保持和發展對周邊事物的好奇心和探索欲，構建敢于想象、尊重事實、勇于創新的科學精神。老師可以以科學探究為根本，融合數學分析、技術應用等有關基礎知識，結合教育資源，協助學生構建起系統化的研究思路，使學生能夠綜合性地看待問題。

比如在教學《我們來做“熱氣球”》的過程中，老師可以讓學生自行提出想要了解的問題，最后根據學生提出的問題，集中梳理確定本次探究的主題為熱氣球會上升的原因是什么？先讓學生設計實驗，然后再進行交流匯報，最后老師引導學生進行實驗的設計，實驗后得出結論：利用酒精燈燃燒后產生的溫度將周邊空氣變熱引起了熱氣球上升，并且還證實了熱空氣存在上升力。在此過程中，學生還發現，不同大小的火焰，形成的上升力也是各不相同的;使用的器具不同，比如使用不同的塑料袋，會產生不同的上升效果。對于這樣的情況，學生給出了各自的答案，有的學生覺得熱氣球的上升高度是與火焰的大小成正比的，與熱氣球自身的材質則呈反比;有的學生則認為熱氣球的上升速度也跟火焰的大小成正比。老師根據學生的猜測進行實驗，結果證實，火焰越大，熱氣球就升得越高越快;越輕的熱氣球升得也越高。通過這樣的實驗活動，大大激發了學生學習科學知識的興趣，還培養了學生的實踐能力和創新能力。

三、重視設計環節，提升學生工程素養

隨著現代高科技的不斷發展，個人的工程素養是未來高科技人才必不可少的素養。未來的人才不光是會學知識的人，更關鍵的是要會用知識。根據工程素養的內涵，筆者感受到，對小學生進行工程素養的培養是非常必要的，這對他們成長以后從事科學研究是一個很好的啟蒙。未來人才的培養需要從小學生開始，因此，小學科學教學肩負著培養小學生工程素養的重任。這從小學科學教材的設計就能體現出來：每個單元的最后一課都是學生的設計與實踐開放課程，此舉為提高學生的工程素養創造了條件。科學老師充分地運用好這一載體，能有效地提升學生的工程素養。

比如小學科學教科版五年級上冊《設計制作小賽車》這一課，教材就設計得很好。根據教材的設計可以這樣進行教學：

首先，上課之前老師布置任務：“請同學們尋找不同類型的車輛并了解它們的性能。”上課時，老師檢查學生作業完成情況，給每個小組分別發一張表格，讓他們把各自了解的車輛名稱以及性能這兩項內容填寫到表格里，再以小組為單位進行匯報，通過這個練習培養學生的歸納總結能力。緊接著老師提問：“你們喜歡賽車嗎？你們想擁有一輛屬于自己的賽車嗎？”學生會異口同聲地回答“想”。老師進而提示工程師怎樣設計賽車，讓學生了解真正的賽車工程師在設計賽車以前是怎樣思考和設計的。思考從四個方面入手：輪胎的良好設計可以增大摩擦力避免打滑;車身設計得較低，車輪之間的距離較寬可以使行駛更加穩定;發動機要盡可能設計得力量很大;車身外形設計成流線型，使其行駛時的阻力最小。通過對這四個方面的了解，讓學生知道為了讓賽車的性能達到最佳，需要從各個方面來考慮設計。接著讓學生了解設計的一般程序：明白設計什么，用途是什么;收集想法，研究會遇到什么問題，能不能解決;選出最好的想法，進行設計;思考設計方案，還能做哪些改進。通過對工程師設計賽車的思路的認識，讓學生對設計思路有一個清晰的認識，從而對后面自己設計小賽車有一個很好的指導作用。這對訓練學生的建構思維有很好的作用。

其次，在設計小賽車時，首先提出任務：車身不能超過25厘米;用橡皮筋或者氣球作動力;行駛的路程要盡量長。

各小組根據要求自行設計。在小組討論時他們會提出很多問題，比如“怎樣增大小賽車的動力？”?“怎樣延長小車的運動時間？”?“哪些地方的摩擦是有害的？”?“哪些地方的摩擦是有益的？”?“怎樣減小有害的摩擦？”“怎樣增大有益的摩擦？”等等。同學們在各抒己見的時候，創新思維也得到了鍛煉。當各小組把自己的方案設計出來后可以進行交流，互相點評，指出優缺點，然后改進設計制作。制作小賽車時各小組成員分工合作，都有動手制作的機會，這樣既培養了團結協作的意識，又鍛煉了動手能力。

最后，展示學生制作的小賽車時，首先讓小組成員演示一下小賽車的運動，再介紹小賽車的制作材料和制造過程以及設計亮點。這樣既讓他們有一種成功的愉悅感，又讓他們的語言組織能力得到訓練，從而有效地培養學生的工程素養。

教材的精心設計給老師提供了很好的素材，讓學生有更好的平臺來提升工程素養。因此，老師應該很好地利用教材這個載體和課堂這個主陣地，努力培養學生的科學素養，讓學生從小養成愛科學、學科學、用科學的良好習慣。

四、開展課外探究，培養學生科學素養

課上探索只是學生進行科學學習的一部分，課外科學探究為增強學生的科學探究水平提供了更為寬闊的空間。老師應當積極開展各類多樣化的課外科學探究活動，調動學生科學探究的積極性，增強學生的科學素養。例如老師可以組建一支“戶外研究小組”，并協助學生確定活動的主題和具體的研究項目，讓學生在課外進行科學探究活動。主題內容明確以后，老師和學生就一塊兒進入項目式學習的過程。這一過程也是一種系統化的科學探究式學習過程，將各科目有機地結合起來，緊緊抓住明確的課題和學習目的，讓學生在現實的教學情境中發現問題、探索問題、解答問題，獨立構建知識。老師要引導學生正確進行探究，協助學生制訂詳盡的探索方案，與學生一起共同參與課外科學探究，并對整體的探索活動予以引導。

將STEM教學理論應用于小學科學課堂，要求老師及時轉換教學理念，重視實踐活動，使用多樣化的教學方式，將學生學習科學的興趣激發出來，以切實增強小學科學課堂的教學效果，從而使學生的科學素養得到培養，增強學生的綜合能力。