STEM教育與科學教學有效融合

◇余蕁佑 楊 丹 吳雪暉（重慶：重慶市沙坪壩區蓮光小學校）

如今，社會對于STEM領域的人才需求越來越多，學校也因此越來越重視STEM領域的人才培養，小學同樣不例外。STEM是由科學、技術、工程和數學這四門學科結合而成的，因此從教育的角度來看，STEM教育有著極高的應用價值。本文以小學科學為主，就STEM教育如何與其他學科有效融合展開探討。

一、小學科學教育現狀

科學學科是小學的重要素質教育課程之一，新課程教育改革理念推進以來，對小學科學學科教育的重視程度日益提升。科學學科是以培養學生科學素質為宗旨的啟蒙課程，該課程倡導學生自主探究，激發學生對科學的興趣與求知欲，挖掘學生潛在的科學探索能力，加深學生對科學本質的理解。然而，由于許多學校和教師深受應試教育理念的影響，對科學教育重視程度不夠，加上教學資源匱乏，師資力量不足，教師的教學方式陳舊落后，影響了小學科學教學的順利開展，導致小學科學教學整體效率低下。

二、STEM教育與小學科學教學有效融合

（一）加強教學的實踐性

由于小學科學課程具有較強的實踐性，因此，在將小學科學教學與STEM教育融合的過程中，同樣也應高度重視教學的實踐性，應結合科學課程內容引導學生參與實踐活動，并在實踐過程中進行實踐體驗與學習。

以教科版小學科學五年級下冊中“熱”這一單元為例，在進行本單元的教學前，教師可以先提問學生對于熱的了解情況，以及自己所認為的熱的定義，然后引導學生進入溫度與水的變化知識的學習。這一板塊的教學能讓學生了解到，在不同的溫度下，水溫的升高與降低也會隨之發生改變，而且，不同溫度下的物體之間的相互接觸，是可以進行熱度傳遞的。教師可以讓班級里用塑料瓶裝開水的學生，將自己的杯子當作本次課堂的主要實驗工具，將能夠傳遞熱量的、由內散發熱度的塑料杯放置在書本上，過一段時間后，學生可以發現書面從較涼的狀態變得溫熱起來。教師的講解讓學生明白，這就是熱傳遞的效果。隨后，教師可以提出問題：在常溫下的桌面和較涼的鐵制書桌抽屜上，同時放上滾燙的熱水，在同一時間段內，是木質桌面的溫度高還是鐵制書桌抽屜的溫度高？引導和指導學生就這個問題開展實驗操作，進行對比。

（二）設計有趣的教學環節

興趣不僅可以有效地激發學生的學習熱情和積極性，也能夠幫助學生更快速地活躍思維，掌握教師在課堂中所教授的知識內容。因此，在應用STEM教育理念開展小學科學教學時，更應通過為學生設計以趣味性為主的課堂教學環節，更好地激發學生對科學的探知欲望。

以教科版小學科學四年級下冊“電路”這一單元的教學為例，教師可以先為學生設計一個突發的教學環節，將電路關閉。學生會發現，電扇不轉了，電燈也不再亮了。這時教師便可以向學生提出疑問：“是什么使得電燈和電扇工作的？”在課前進行預習的學生會回答是電流，而這也就是本次課堂所要教學的“電”。教師可以帶領學生進行簡易電路的模擬實驗，教導學生如何判斷電路到底是出現了短路還是出現了斷路，為學生演示在電路的連接過程中是如何進行線路對接的，并且告訴學生導體和絕緣體在電路中的重要意義，讓其明白導體是用來導電的，而絕緣體則是用來隔離電流的。最后，教師為學生安排模擬安裝照明電路的環節，提高學生的實踐動手操作能力，使得學生探索電路的興趣得以養成。

（三）根據學生的個體差異開展教學

小學生在成長過程中逐漸形成了單獨屬于自己的性格。因此，小學科學教師在組織科學實驗時，也應當尊重學生的個體差異，據此展開課堂教學。我國古代著名教育學家孔子提出因材施教的理論，也是基于這個道理。特別是在將STEM教育理念融入小學科學課堂教學中，更要充分考慮到學生之間存在的理論知識以及實際動手操作能力的個體差異性，根據學生的不同情況設計不同難易程度的課堂教學方案，保證每位學生都能在科學實踐課堂教學中獲得最大成效，這也有助于提升學生的科學操作自信心。

在教科版小學科學四年級下冊“運動和力”這一單元的教學中，教師首先通過平面和斜板帶領學生開展讓小車運動起來的實驗操作，并引導學生用氣球、橡皮筋等加速小車運動。有些學生力氣小，拉扯橡皮筋的程度不足以讓小車運行太遠，這時教師便可以鼓勵這些學生通過吹氣球的方式，用氣球放出的力來進行實驗。而對于一些肺活量較小的學生，教師則可以建議其用橡皮筋來開展科學實驗。學生在此過程中會發現，氣球在放氣時會產生推力，橡皮筋也會因為彈力而形成反向作用力，使得小車加速向前運動。此時，教師便可以引出彈簧測力計，讓學生測量彈力對小車運動造成的影響，并逐漸引出摩擦力這一概念，讓學生了解到小車運動時，除了有推力，還有與之相反的力，摩擦力阻礙小車的運動，而摩擦力同樣也是使小車逐漸停下來的主要原因。

三、結合工程和數學設計小學科學STEM教育活動

小學科學雖然是一門獨立開設的教學課程，但其所涉知識內容涵蓋層面較廣，與其他學科之間同樣有著十分緊密的聯系。所以，這也要求小學科學教師在教學時，可以充分利用科學與其他學科之間的關聯，讓小學生基于已有的知識儲備，對新知識進行自主探索與分析，并且鼓勵學生將科學中所涉及的知識點與其他學科的知識點進行聯系。這不僅有助于促進學生思維的發展，同時也有助于其科學素養的培養。

（一）融合生活，學以致用

積累生活經驗不僅是學習科學的起點，也是學習數學的重點。在進行工程和數學的小學科學融合教學中，除了需將學生所學數學知識與科學知識相結合，同時也應鼓勵學生學會靈活運用所學知識，將生活經驗與課本中的知識、經驗進行融合，以創造性的思維解決生活中的問題。在師生開展互動時，同樣也可以引導學生充分運用在生活中所獲經驗，幫助其發現并且推理總結，來解決以科學為核心的數學問題，并將工程數理回歸于生活科學中，以形成新的生活經驗。

以教科版小學科學一年級上冊“比較與測量”單元的教學為例。教師可以讓學生回家后，用皮尺、卷尺或直尺測量自己房間的長寬，對家里鋪有木地板的學生，還可以額外要求其計算自己家客廳一共鋪了多少塊地板。學生在實際測量中不僅可以有效地提升測量能力，也能夠幫助自己鞏固在數學中習得的數字技術知識。讓學生感受到科學與數學知識和生活實際緊密相連，不僅可以培養學生的動手操作能力，也能夠讓學生靈活地將數學知識運用到科學學科中，解決生活中的實際問題。

（二）學科融合，融會貫通

STEM教育理念作為一種創新型的教學模式，倡導以大教學觀作為教育事業，加強各學科之間的素養以及聯系。在小學科學學科中將數學和工程融入進來，可以促進多學科思維碰撞，激活學生的創新思維，使得學生的思維更為多元化，也更能夠解決學習中的難點。

以教科版小學科學一年級下冊“我們周圍的物體”單元的教學為例，教師可以結合小學數學中所涉及的幾何圖形，開展認識物體的形狀以及對物體進行分類的科學知識點教學。這樣，可讓學生更快速地了解如何對身邊的事物分門別類，以及用何種方式辨別周圍的物體形狀。

綜上所述，將STEM教育與科學學科進行有效融合，可以有效提升小學生的綜合實踐能力，幫助學生將所學知識進行串聯。這對培養學生主動學習構建知識網絡框架的能力有極大的意義，不僅可以幫助學生將枯燥的數學知識與有趣的科學相聯系，也能夠促進學生以更積極的態度學習科學知識。