實現科學課教學與STEM教育的有效融合

◇馬靜強 沈偉偉（江蘇：昆山市張浦鎮周巷小學）

STEM 教育融合了科學、技術、工程、數學四方面內容，基于這四個方面進行教學。當前，小學課堂教學中就是將綜合理科領域中的內容進行拆分教學，這樣學生難以形成系統性的學習模式，難以從中找到各個知識點的關聯性。同時，受到這種教學模式的影響，學生綜合運用各學科中知識點的能力也相對不足?；诖?，本研究嘗試將小學科學教學與STEM 教育實現有效融合，以此促進學生全面發展。

一、STEM教育理念以及發展

STEM 教育興起于20 世紀90 年代的美國，是科學、技術、工程、教學英文字母的縮寫，是上述四方面相結合的跨學科綜合教學。

進入21 世紀以后，經濟社會飛速發展，而這離不開科學、工程的支撐，使人們更加重視科技創新。在美國，相關政府部門通過梳理每一年的畢業生可知，STEM 專業畢業生不斷減少，為此在STEM 教育中投入了大量的人力、財力以及物力，通過這種方式來培養出在STEM 領域中的人才，這樣在一定程度上能夠增強國家在全球化進程中的核心競爭力?；诖耍诿绹逃缫查_始研發出STEM 課程項目，最終獲得了相關的研究成果。此后，STEM 教育開始逐漸向全球范圍擴展，其中也包括我國在內。2016 年以后，我國提出了教育信息化理念，指出了將信息技術運用在教育領域，可以更好地建立“眾創空間”，最終探索出一種新型的教育模式，提高學生的創新意識和能力。在這一背景下，我國也開始將STEM 教育滲透到各個教育階段。

二、課程融合的優點以及面臨的挑戰

小學階段，將STEM 教育與科學教學有機融合，可以確保教師在教學中的專業、創新能力得到明顯的提高，培養學生協作和動手能力。在教學中，教師自身的專業水平也會影響到整體教學效果，因此，在進行融合課程教學中，教師有必要做好前期準備，通過查閱相應的資料，在反復探索中尋找到開展融合教學的優勢及其可能性，這對提高教師自身的專業能力、創新能力起到了有力的推動作用。與此同時，融合課程教學中，學生一般是以小組作為單位進行學習，學生間要學會有效溝通，無形中增強了學生的團隊協作意識和能力。STEM 教育與小學科學課程的融合，凸顯了這一學科的綜合性、實踐性特征，促進學生對所學知識舉一反三，提高學生動手解決問題的能力。

在融合課程教學中，還要面臨著一些挑戰，具體表現在如下方面。

第一，不同年級教學的側重點存在一定的差異。對于1～2 年級學生，教學重點培養的是學生的觀察力；而對于5～6 年級學生，應重視培養他們的創新能力以及實踐能力。

第二，師資力量薄弱。學校有專門配備的語文、數學、英語等學科的教師，而STEM 專業的教師不足，無形中增加了融合教育的難度。

第三，課堂時間有限。在小學階段，一堂課的時間僅有40 分鐘，如果針對的是1～2 年級學生，由于他們的動手探究、協作、思考能力還較為薄弱，教師僅在課堂上完成既定目標還有一定的困難，在課堂上沒有完成的內容，學生就需要在課下完成。

三、小學科學教學存在的問題

（一）教學觀念陳舊

小學階段的教學活動，對培養學生未來的科學素養發揮著重要的作用，同樣也影響到對未來科技人才的培養。有很多小學科學教師并沒有認識到科學知識的重要性，在教學中僅僅重視主科的學情，在實際教學過程中有意無意地忽視了科學這一學科。這一教育觀念，必定會影響到小學生在科學學習能力方面的提高，也難以發現在科學上有天賦的學生。

（二）教學方法單一

在小學科學課堂教學中，教師多采取一堂課從頭講到尾的模式。在這樣單一的教學模式下，必定會讓學生感覺整個學習過程非常枯燥，也很難激發出學習的興趣。對于小學生而言，他們正處于探索新鮮事物的階段，如果教學活動難以吸引學生注意力，必定會導致學生產生厭煩的心理。

（三）教學設施較為薄弱

部分學校不重視科學教育活動的開展，因此投入的設施也不足，在基礎設施較為薄弱的背景下，相關設備不全面，阻礙了學生學習的實踐動手能力的提高。

（四）教師兼職多

目前，小學科學教師中還存在著兼職的情況，這也使小學科學教學中存在教學方式不正確的現象，致使學生在理解科學知識時存在偏差。

四、實現小學科學教學與STEM教育有效融合

（一）科學素養教育與小學科學教學的有效融合

以“鞋底的秘密”課程設計為例。教師可以將物理中所涉及的關于摩擦力的知識與科學教學相融合，具體方式如下。

第一，激發學生思考。教師可以讓學生想一想我們在日常生活中，最容易在哪些地方滑倒呢？此時學生會回答說在瓷磚、地板、樓梯、有水路面、有坡度路面上等。

第二，設計實驗。在進行實驗時選擇瓷磚作為路面，引導學生思考，最終設計出具體的實驗方式。

選擇具有不同底紋的鞋子，總共選擇三種，然后將瓷磚面向上傾斜30 度，讓鞋子從上往下滑，觀察哪一種鞋子更防滑。記錄三次實驗的下滑數據。

抬高瓷磚到45度，進行三次測試。

抬高瓷磚到60度，進行三次測試。

根據本次實驗最終得出哪一種花紋以及材料的鞋底最防滑，接下來介紹該實驗現象反映出的具體原理，即物體與地面的摩擦力直接受物體表面粗糙程度所決定；摩擦力與物體表面上的花紋、傾斜角度以及物體重量間的關系非常大。

第三，引導學生課后修改自己的設計。教師可以引導學生，課后自己制作一個“最防滑的鞋底”，在完成以后進行展示，從中選擇出最防滑的鞋底。

本節課的教學活動，很好地鍛煉了學生觀察、動手、創新、小組協作能力，發展了學生的創造性思維及發散性思維。另外，通過讓小學生自己動手操作，加深了他們對所學知識的理解，與此同時，還實現了科學課堂中師生間的有效互動，有效激發學生對科學這一學科的學習興趣。

（二）技術素養教育與小學科學教學的有效融合

在開展“觀察魚”這一內容的教學活動中，實現了技術素養教育和小學科學教學的有效融合。我們嘗試將課堂管理工作下放給小組長，要求學生上學時將一條金魚裝入一個透明的小魚缸帶到學校。

可想而知，學生把金魚到學校，必定會異常興奮，也容易在課堂上分心，并出現玩水、灑水的現象。為了有效避免這些現象，前期有必要制定出相應的記錄表，保證小組長在這一過程中能夠記錄好組員在課堂活動開展前期的表現，上課時要及時做好反饋，讓學生保持科學的態度，從中理解到愛護小動物、珍愛生命的重要性。如果學生將魚缸中的金魚拿出來把玩，就可能加速金魚的死亡。在本節課的教學活動中，采用這種融合教學的方式，讓學生學會了要愛護小動物，同樣也要珍惜生命，讓學生了解到怎樣避免魚死亡的方式，即水中的氧氣有限，此時為了確保魚有足夠的氧氣，就要利用充氣泵。

通過本次教學活動，教師不僅可以順利完成教學目標，還能讓學生了解到怎樣使用充氧泵，掌握基本的操作技能。融合教學活動的開展，在一定程度上讓學生動手能力得到提高，確保學習、實踐得到良好的發展。

（三）工程素養教育與小學科學教學的有效融合

在工程素養教育中，我們要培養學生的設計制作能力，確保學生能從實踐中掌握科學原理。以“做一個指南針”這一教學實踐活動為例，我們進行了融合教學，確保學生能夠從中了解到指南針的結構以及具體原理。

在課堂教學活動開展前，教師可以先讓學生準備好實驗活動所需要的材料，并將找到的材料帶到學校。在這一過程中，學生也需要積極思考，如指南針外殼的材質，方向盤所需選取的材料，支架應該怎樣來支撐小磁針等。在整個教學活動中，學生必須發揮出自己的想象力，探究制作指南針的方式。在具體制作階段，教師要指導學生嚴格按照具體步驟進行制作，如果遇到了困難也不能放棄，要在不斷嘗試中找到正確的制作方法，保證制作的指南針位置標準。本次融合課程，很好地培養了學生的工程素養，鍛煉了學生動手、探究、小組合作能力，還可以將所學的科學知識運用到生活實踐過程。

（四）數學素養教育與小學科學教學的有效融合

以“我們的小秤桿”教學實踐活動為例。在STEM 教學中，在真實情境下可以更有效地開展教學活動，讓學生在探究過程中了解到其中存在的數學知識，培養學生的科學技能。

如，設計稱橘子重量的活動時，可以引導學生思考，在古時候沒有電子秤，人們是怎樣完成稱重的？又是怎樣讀數的？學生經過討論后，可以得出在稱重時怎樣保證稱量更準。在具體實驗過程中，學生也遇到了問題，即橘子、秤砣會滾下來，學生對此又展開了探討，經過多次實驗，可以計算出橘子的重量。秤桿上離不開刻度，學生在完成刻度的繪制后，還要啟發學生，應該怎樣提高稱量的準確性，并且稱更多的橘子。學生要思考這一問題，前提是先簡單地換算，再解決問題。此外，該教學活動的開展，為學生后續學習杠桿知識打下了良好的基礎。學生通過團隊合作的方式，很好地鍛煉了溝通交流、協調合作的能力，學會了自主探究。

綜上所述，將STEM 教育與小學科學教學相融合，在一定程度上能夠提高學生的課堂參與度，培養良好的觀察能力、實踐能力，并實現各類學科知識的融會貫通，得到全面發展。