以STEM理念為指導(dǎo)提高學(xué)生綜合素養(yǎng)

◇李國彥（甘肅：靜寧縣實驗小學(xué)）

所謂STEM 教育理念，就是強(qiáng)調(diào)在課程教學(xué)中同步完成對科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）這四方面知識綜合滲透的理念。小學(xué)科學(xué)雖然是一門奠基性課程，但是其知識容量和覆蓋范圍在同年級課程體系中均是比較突出的；此外，盡管小學(xué)科學(xué)并非常規(guī)考試科目，然而小學(xué)生基礎(chǔ)認(rèn)知素養(yǎng)和知識體系的形成卻十分依賴于該課程的有效教學(xué)。由此可見，小學(xué)科學(xué)教師在授課過程中務(wù)必樹立鮮明的多維滲透和跨學(xué)科聯(lián)動意識方能發(fā)揮出STEM 教育理念的引導(dǎo)效力。筆者認(rèn)為，這一目標(biāo)的實現(xiàn)，首先要建立在對STEM 教育理念之于小學(xué)科學(xué)教學(xué)的實施意義的明確認(rèn)知的基礎(chǔ)上，而后進(jìn)行系統(tǒng)性的多元策略的設(shè)計和應(yīng)用方能逐步實現(xiàn)。

一、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM 教育理念的意義

如前所述，小學(xué)科學(xué)具有龐大的知識容量和覆蓋范圍，同時也對學(xué)生綜合素養(yǎng)的形成有著不容忽視的意義，因此需要任課教師在授課過程中有意識地融入多方面的知識元素，以達(dá)到深度開發(fā)、強(qiáng)化學(xué)生多元學(xué)習(xí)意識和能力的效果。具體而言，STEM 教育理念在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用大體具有以下幾方面的作用。

（一）增加學(xué)生的知識儲備

由于年齡和社會閱歷所限，絕大多數(shù)小學(xué)生的知識儲備量比較少，對于外界，特別是課堂教學(xué)中所接觸到的知識信息往往存在一種很強(qiáng)的陌生感。這種陌生感的存在，一方面會迫使教師不得不花費更多的時間和精力進(jìn)行知識的拆解，因而降低課堂的教學(xué)效率；另一方面也更容易讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中形成對知識的排斥感，進(jìn)而滋生厭學(xué)情緒；同時還會直接限制學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的自主上升空間。

通過STEM 教育理念的融入，學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課堂上能夠了解到的知識將不再局限于薄薄的課本，而會同時對多方面的知識和技術(shù)形成初步的認(rèn)知與了解，并在教師的有序引導(dǎo)下將這些知識內(nèi)容按照其所對應(yīng)的科目、門類劃分成若干個單元，從而使學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)過程中更有可能產(chǎn)生一種對新授內(nèi)容“似曾相識”的體驗，讓他們更容易取得良好的學(xué)習(xí)成效。

（二）發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)思維能力

學(xué)習(xí)絕對不是對知識和技術(shù)的簡單記憶、復(fù)制，而是需要在記憶的基礎(chǔ)上形成科學(xué)的思維，并在這種思維的指導(dǎo)下以更高的效率去完成對學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機(jī)整合和高效利用。很多小學(xué)生對于“學(xué)習(xí)”的印象還停留在最原始的“老師教、自己背”的層面，只對“點”式知識具有一定的認(rèn)知能力，無法憑借理性化、多元化的思維完成對知識模塊的串聯(lián)，這定然會使他們的學(xué)習(xí)陷入“事倍功半”的窘境。

憑借STEM 教育理念，小學(xué)生可以在科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中形成適用于不同學(xué)科的特色化認(rèn)知思路和探究理念，并在長時間的練習(xí)中將這些思路和理念充分融入自己的學(xué)習(xí)潛意識，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中自主地開展對知識信息單元的科學(xué)排列、動態(tài)整合和靈活運用，從而讓自己擺脫過去“拉鋸戰(zhàn)”式的機(jī)械學(xué)習(xí)模式，實現(xiàn)學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率的大幅提升。

（三）培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

“學(xué)生是學(xué)習(xí)行為的主體”，這是毋庸置疑的事實。只有讓學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師的課堂教學(xué)才能取得更為豐碩的成果。通過實際觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)，很多小學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱不上“良好”，對待理論知識喜歡“紙上談兵”，面對操作訓(xùn)練時常不知該如何下手，遇到了困難也更傾向于自己“冥思苦想”……這些“毛病”均會讓他們在未來的學(xué)習(xí)中遇到更多的阻礙。

在融入了STEM 教育理念的科學(xué)課堂中，小學(xué)生將接觸到多種形式的學(xué)習(xí)模式，能夠憑借教師的有效引導(dǎo)和組織參與更多的實踐鍛煉，與其他學(xué)生展開富有交流性和共促性的合作活動，并掌握更為有效的處理復(fù)雜問題的方法。這樣，就在無形中培養(yǎng)起了學(xué)生敢于探索、樂于合作、勤于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣，讓他們能夠以自主、靈活、樂觀的狀態(tài)投入未來的學(xué)習(xí)。

二、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念

“有的放矢，百發(fā)百中”。在充分認(rèn)識到STEM 教育理念對于小學(xué)科學(xué)教學(xué)的融合意義之后，任課教師就要以進(jìn)一步彰顯這些意義為目標(biāo)來設(shè)計、實施具體的教學(xué)策略。筆者認(rèn)為，小學(xué)科學(xué)教師對STEM 理念的運用應(yīng)從這一概念本身的含義入手，圍繞“科學(xué)”“技術(shù)”“工程”和“數(shù)學(xué)”四大主題選擇對應(yīng)的路徑，以期達(dá)到多元滲透、共促提升的效果。

（一）以STEM 理念為指導(dǎo)，豐富學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)方法

1.通過生活觀察總結(jié)科學(xué)知識

“生活是知識之母”。所有的課程知識無一不是來源于現(xiàn)實生活的，小學(xué)科學(xué)自然也不例外。小學(xué)科學(xué)教師在教學(xué)中要摒棄“唯書本論”的片面思維，根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)歷、興趣以及課程的內(nèi)容、目標(biāo)，有意識地引導(dǎo)學(xué)生通過對生活中的人、事、物的觀察來發(fā)現(xiàn)具體的信息，并帶領(lǐng)學(xué)生從這些信息中總結(jié)出共性元素，使之成為具有宏觀表現(xiàn)性和綜合指導(dǎo)性的科學(xué)認(rèn)知，進(jìn)而讓學(xué)生掌握“由表及里”的總結(jié)式學(xué)習(xí)方法。

比如在進(jìn)行關(guān)于昆蟲知識的教學(xué)時，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生來到學(xué)校的花圃中，讓學(xué)生仔細(xì)觀察這里各式各樣的昆蟲：翻飛的蝴蝶、采蜜的蜜蜂以及“行軍”的螞蟻……而后向?qū)W生提出一個問題：“它們的樣子都不一樣，但是卻都被叫作‘昆蟲’，那么大家看一看，它們有沒有什么地方是一樣的呢？”通過仔細(xì)的對比，學(xué)生可以很容易地得出“它們都有六條腿”等結(jié)論，教師就可以根據(jù)學(xué)生的回答來幫助他們總結(jié)出昆蟲所具有的共同特征。

2.通過實驗操作探究科學(xué)知識

小學(xué)科學(xué)是一門自然類學(xué)科，這也就意味著在學(xué)習(xí)小學(xué)科學(xué)的過程中離不開各種各樣的實驗操作。小學(xué)科學(xué)教師要秉持“實踐至上”的原則，在完善書本教學(xué)的同時，要投入更多的精力引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會根據(jù)課程的主題和內(nèi)容執(zhí)行不同類型的實驗，用動手操作和觀察對比的方式去發(fā)現(xiàn)知識、強(qiáng)化認(rèn)知，并憑借實驗的體驗引導(dǎo)效力來掌握豐富的實驗方法。如果學(xué)生的條件比較好，教師甚至可以鼓勵他們根據(jù)課程內(nèi)容自主設(shè)計實驗，以獲得更好的教學(xué)效果。

（二）以STEM 理念為指導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用意識

1.以技術(shù)為工具解決日常問題

任何一門技術(shù)都以幫助人們解決一些日常問題為存在的價值。而如何應(yīng)用對應(yīng)的技術(shù)去解決對應(yīng)的問題就成了技術(shù)素養(yǎng)中最為核心的部分。小學(xué)科學(xué)教師在通過課程教學(xué)教給學(xué)生多種科學(xué)技術(shù)的同時，還要鼓勵學(xué)生運用這些技術(shù)去處理一些身邊的問題。這樣，一方面，讓學(xué)生在處理問題的過程中形成更為嫻熟的技術(shù)應(yīng)用能力；另一方面，也可以讓學(xué)生真正感受到科學(xué)學(xué)習(xí)的實用性，從而使學(xué)生形成更為濃厚的學(xué)習(xí)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的興趣與意識。

比如，不少學(xué)生都曾有過在下雪或下雨天走在光滑的路面上而不小心跌跟頭的經(jīng)歷，教師就可以將這個問題作為解決的目標(biāo)，讓學(xué)生開動腦筋，用自己在課堂上學(xué)過的知識來設(shè)計解決的辦法。如果學(xué)生的思考陷入瓶頸，教師則可從“摩擦力”這一部分中有關(guān)“影響摩擦力大小”的知識點出發(fā)，給予學(xué)生一些提示，引導(dǎo)學(xué)生提出“在鞋子上綁上粗面線”或者“穿底部花紋比較深的鞋子”等方案。

2.以技術(shù)為手段驗證個人猜想

技術(shù)的出現(xiàn)，除了能幫助人們解決既有的問題，還能為人們探究未知提供可靠的工具。小學(xué)生有著天馬行空的想象力，常常會有一些奇思妙想在腦中閃過。對于這些想法，小學(xué)科學(xué)教師要鼓勵學(xué)生憑借自己學(xué)到的知識和技術(shù)去大膽驗證，看一看自己的想法是不是真的正確、可行。運用這種引導(dǎo)手段，學(xué)生首先會積累起更為豐富的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，同時還能在驗證成功的一剎那獲得極強(qiáng)的成就感，這對于他們科學(xué)素養(yǎng)的提升都是很有幫助的。

例如在聽完教師講解關(guān)于“聲音傳導(dǎo)”方面的知識后，有些學(xué)生會想：“既然聲音在氣體、液體和固體中都能傳播，那是不是說即使把周圍的空氣都換成固體，人依舊可以聽見聲音呢？”雖然“把空氣換成固體”這個條件比較難實現(xiàn)，但是教師可以引導(dǎo)學(xué)生從對“音叉”的使用中獲得啟發(fā)，試著將雙耳堵住再用牙咬住一只震動的音叉，用“固體傳震”的技術(shù)來驗證一下自己先前的猜想。

（三）以STEM 理念為指導(dǎo)，發(fā)展學(xué)生工程思維

1.借助小組合作實現(xiàn)任務(wù)的“由繁而簡”

但凡能被稱之為“工程”的任務(wù)往往都具有十分龐雜的項目內(nèi)容，如果由一個人來完成那無疑會是場艱巨的挑戰(zhàn)。小學(xué)科學(xué)教師在組織學(xué)生完成一些“工程”性的任務(wù)時，可以有意識地引導(dǎo)學(xué)生結(jié)成由若干名成員組成的小組，幫助各組成員根據(jù)每個人擅長的領(lǐng)域來分配不同的職責(zé)，一人負(fù)責(zé)任務(wù)的一個部分，最后再將各自的成果匯總起來。這種教學(xué)方法既培養(yǎng)了學(xué)生的合作執(zhí)行思維，也能在客觀上進(jìn)一步增進(jìn)學(xué)生之間情感和默契。

2.借助分段整合實現(xiàn)任務(wù)的“由難而易”

有時由于任務(wù)本身的性質(zhì)影響，一些工程性任務(wù)必須由某一個學(xué)生獨立完成，但這并不意味著學(xué)生就不得不以疲憊的狀態(tài)來應(yīng)對。小學(xué)科學(xué)教師可以引導(dǎo)學(xué)生將一項復(fù)雜的任務(wù)進(jìn)行拆解，根據(jù)任務(wù)中所涉及的方法、內(nèi)容和目標(biāo)的不同將之劃分為若干個環(huán)節(jié)，以每個環(huán)節(jié)為一項子任務(wù)，以分段的方式來逐個完成，最后再將各個階段的成果整合在一起，實現(xiàn)完成總?cè)蝿?wù)的目標(biāo)。這種思維的形成不但能提高學(xué)生個人的問題處理效率，還能在一定程度上培養(yǎng)他們具有良好的耐心。

例如在完成“簡單的電路”這一知識的教學(xué)后，教師可以有意布置給學(xué)生一項相對復(fù)雜的電路連接作業(yè)，并提醒學(xué)生利用分段整合思維來完成它。在這一思維的指導(dǎo)下，學(xué)生可以根據(jù)電路中所存在的元件為節(jié)點將整個電路劃分成若干個部分，首先完成每個部分的組裝，最后再借助導(dǎo)線將各個部分連接起來，從而避免了“一團(tuán)亂麻”的現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（四）以STEM 理念為指導(dǎo)，優(yōu)化學(xué)生數(shù)學(xué)認(rèn)知邏輯

數(shù)學(xué)和科學(xué)均屬于自然類型學(xué)科，它們之間有一個非常突出的共同點——對于規(guī)律的體現(xiàn)和利用。小學(xué)科學(xué)教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)時，也要憑借“規(guī)律性”的共同特征引導(dǎo)學(xué)生形成有助于他們數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的規(guī)律邏輯，使學(xué)生能夠通過對規(guī)律的剖析和利用更為快速地處理一些數(shù)學(xué)問題，繼而實現(xiàn)科學(xué)課堂對學(xué)生多元學(xué)習(xí)能力的綜合強(qiáng)化。

比如，在帶領(lǐng)學(xué)生研究“螞蟻”這種生物時，教師可以讓學(xué)生仔細(xì)觀察螞蟻“行軍”隊伍的組成，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)幾乎每一隊螞蟻都會按照“3只一組、3 組一隊”的形式來列隊，那么教師便可引導(dǎo)學(xué)生通過清點所有綠化帶內(nèi)蟻窩的數(shù)量來大體推斷出校園內(nèi)螞蟻的總數(shù)區(qū)間。

三、結(jié)語

教育不是照本宣科，也不是閉門造車，而是建立在多元思考、多方整合和多向發(fā)展基礎(chǔ)上的動態(tài)引導(dǎo)，這也是教育的價值和效力得以有效彰顯的絕佳路徑。小學(xué)科學(xué)教師要從根本上認(rèn)識并努力踐行這一點，在日常教學(xué)中不斷加大對STEM 教育理念的研究和應(yīng)用力度；要圍繞豐富學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)方法、培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用意識、塑造學(xué)生工程執(zhí)行思維以及優(yōu)化學(xué)生數(shù)學(xué)認(rèn)知邏輯等主題設(shè)計富有執(zhí)行性和效果性的策略體系，引導(dǎo)學(xué)生建立更為立體的綜合素質(zhì)體系。這樣，就能讓科學(xué)課程成為促進(jìn)學(xué)生全方位發(fā)展的強(qiáng)勁驅(qū)動，從而為他們?nèi)蘸筮M(jìn)一步的科學(xué)學(xué)習(xí)和課程核心素養(yǎng)的穩(wěn)步提高打下堅實的基礎(chǔ)。■