STEM與小學科學生活化實驗的深入融合路徑

范文靜

科學探究是小學科學的主要學習方式，而實驗作為探究活動的必然手段，在小學科學學習過程中發揮著關鍵的作用。然而，當前的探究性實驗更多強調對學生“分析、象征”兩個象限上思維的培養，而缺乏對“真實、綜合”兩種關鍵性思維方式的有效訓練，導致探究活動難以深入，學生的科學素養止步不前。不僅如此，在科學實驗的備課與設計上，部分教師存在僵化死板、干預過度等問題，既沒有給予學生充足的思考與探究空間，又沒有與實際情況相結合，提高學生解決問題的能力。在此背景下，將STEM教育理念與小學科學生活化實驗有機整合已然成為拓展學生科學思維的關鍵，也成為當前科學教育發展的大勢所趨。STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數學（Mathematics）教育的統稱，本文詳細論述了這一教學設計的意義、應用原則以及具體實踐路徑，以期讓小學科學實驗教學立足于學生的生活，推動學生在發現問題、分析問題、解決問題的過程中切實提高科學素養。

一、STEM與小學科學生活化實驗深度融合的意義與優勢

（一）增強科學實驗的趣味性

隨著新課程改革的逐步深入，越來越多的科學教師意識到實驗的重要性，科學探究實驗在教學活動中隨處可見，成為學生學習活動的重要組成部分。然而，隨著教學實踐的推進不難發現，本應激發學習興趣的科學實驗讓學生倍感枯燥乏味，很多學生甚至在實驗過程中應付了事。究其根本，是因為科學實驗設計呈現出程式化特征，脫離于學生的實際生活，不利于學生綜合思維的全面提高。基于此，將STEM理念與小學科學生活化實驗相融合就顯得非常必要，既能夠讓科學實驗內容立足于學生的實際生活，調動學生的好奇心與探究欲望，又能夠促進生活化實驗設計的全面性，給予學生全面的思考空間，幫助學生透過生活現象看到綜合性的本質，從而增強科學實驗的趣味性。

（二）發展學生的思維能力

小學階段學生的思維能力正處于關鍵的發展時期，容易在抽象概念的學習過程中出現理解困難，生活化的實驗能夠幫助學生將抽象理論與具象化的現象相結合，既降低了科學理論知識的理解難度，又發展了學生的抽象思維。然而，在當前的教學活動中，科學實驗模式既定，學生思維能力得不到有效鍛煉。以“光的直線傳播”這一實驗為例，一些教師在教學活動中會為學生預設好問題、研究材料與研究方法，學生只需要按部就班完成即可。然而，這樣的實驗教學的有效性是多少？學生又能否通過這樣的實驗過程將所學知識真正內化呢？這種教學設計模式化傾向明顯，就如同下棋的棋譜，步驟沒錯、方法正確，理解透徹、使用恰當可以成為破局的利器，但是如果按照“棋譜”按部就班、亦步亦趨地下棋，那么棋手便失去了自主分析和從實際出發的機會，活的實驗探究也就變成了死的程式。因此，在生活化科學實驗中融入STEM理念，才能夠最大限度地提高實驗成果。STEM教育理念強調教育設計的綜合性，要求教師在生活化實驗的設計工作中體現出科學、技術、工程、數學四個方面，并在實驗實踐中給予學生提供足夠的探究自由，從而相對應地發展學生四個方面的能力，這樣的教學設計能夠讓學生真正感受到科學實驗的魅力所在，拓展全面思維，發展綜合能力。

（三）推動理論與實踐相結合

小學階段，科學學科知識較為基礎，且多為學生在日常生活中所好奇的問題，然而在教學實踐中不難發現，科學教學無法提高學生科學知識的應用能力，學生所學的理論難以對實踐活動進行指導，而STEM理論與小學科學生活化實驗相結合則可以有效解決這一問題。首先，這一教學設計幫助學生建立起理論與實踐的內在聯系，引導學生運用理論知識指導實驗活動，又在實驗活動中夯實理論知識，最終形成“生活—科學—生活”的學習閉環。其次，STEM理論具有較強的綜合性，強調學生科學、技術、工程與數學能力的全面發展，能夠幫助學生在實驗過程中不斷深入探究，同時為其他學科的學習活動打下堅實的基礎。

二、STEM教育與小學科學生活化實驗深度融合應當遵循的原則

（一）主體性原則

隨著新課程改革的落實與推進，“以生為本”的教育理念深入人心，在教學活動的方方面面都得到了充分體現，小學科學實驗教學也不例外。在STEAM教育的融合背景下，主體性是小學科學生活化實驗的指導性原則之一。主體性原則要求教師在實驗設計中從學生的思維水平、認知狀況、學習能力出發，充分考慮學生在學習與生活中的問題，讓實驗活動既符合學生的具體學習情況，又回答了學生存在的問題。不僅如此，主體性原則還要求教師在實驗過程中充分保障學生的主體地位，積極發揮自身的指導作用，在實驗過程中為學生發現問題、分析問題與解決問題留下充足的時間與空間，當學生在實驗活動中存在難以突破的問題時，教師也切莫將解決方法直接呈現給學生，而是要根據學生的思維發展狀況為其搭建可供攀登的“學習支架”，體現學生的主體地位。

（二）循序漸進性原則

小學階段學生的思維與能力有限，因此教師要想讓STEM與小學科學生活化實驗進行深度融合，達到理想的教學成果，就應該遵循循序漸進原則。在教學設計中，從科學、技術、工程與數學四個方面著手，分析實驗活動的總任務與總目標，并適當將目標進行拆解，將整體性的實驗活動拆解成一個一個的小任務，讓學生通過完成任務進行深入思考，由淺入深、由易到難、一步一個腳印地展開學習活動。循序漸進原則要求教師在教學設計中遵循學生的學習規律與身心發展規律，避免揠苗助長以及實驗任務過于容易或困難的情況發生。

（三）溝通合作原則

在傳統的小學科學學習活動中，學生往往“各自為戰”，合作的設計與環節較少，在學習活動中缺乏溝通交流。然而，要想讓STEM教育與小學科學生活化實驗深入融合達到理想的成果，教師就需要加強學生之間的合作，遵循溝通合作原則。這是因為STEM教育下的科學生活化實驗設計較為復雜與綜合，對學生的理解能力與思維能力都提出了較高要求。同時，在團隊合作中，學生能夠從更全面的角度看待問題、提高認知，發展團隊協作能力，從而提高實驗完成效率。

三、STEM教育與小學科學生活化實驗深入融合的實踐路徑

（一）創設生活情境，激發探究欲望

STEM教育具有較強的開放性，因此教師在與小學科學生活化實驗相融合的過程中，就可以適當創設現實生活情境，為學生營造出生產氛圍，共建自由真實的課堂環境。生活情境的創設既能夠減輕學生對科學實驗的畏難情緒，又能夠喚起學生自主探究的學習需求，從而引發工程任務實踐。因此，在生活化實驗創設工作中，教師需要立足于學生身邊的人、事、物，進行科學合理導入，從而建立起科學知識與實際生活之間的內在聯系。

以教科版小學科學《水到哪里去了》教學為例，教師可以從用濕布擦黑板、洗過手后手變干等真實的生活情景出發，引導學生思考這些現象背后的原因，并以現實情況為出發點，運用生活化實驗開展學習活動。不僅如此，教師需要運用生產實際情況，讓學生帶入工程師視角，自主考慮生活中物品的設計、功效以及達到實際用途的方式。例如，在《天氣》這一單元教學活動中，教師就可以引導學生按照自己的需求改造溫度計，或者利用更安全的材料重新制作溫度計。不僅如此，教師還可以在教學活動中創設生活化的問題情境，引導學生根據生活現象進行思考，運用實驗探究解決生活中存在的實際問題，如冬季將水帶入學校，水很容易變冷，從而引發學生思考，讓學生自行設計保溫杯，學會立足生活情境展開科學有效的思考。諸如此類的教學設計都圍繞實際問題展開，有助于提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，更是STEM理念深度融合的重要基礎。

（二）圍繞工程問題設計實驗環節

隨著STEM教育與小學科學教學的深度融合逐漸發現，工程設計思路教學的引入能夠有效推進STEM知識融合。因此，在生活化實驗課堂教學中，教師可以聚焦“做出什么東西、怎么做會更好”等工程問題，從而保證STEM教學活動順利開展。教師需要在教學活動中幫助學生明確具體的問題類型，通過頭腦風暴、思維導圖等方法，幫助學生將各種問題進行分解與分類。在生活化實驗問題創設與構建中，教師的著力點要放在工程學的思路引導方面，讓學生能夠實現思維發展，最終達到思想內化。

以教科版小學科學《做一頂帽子》的教學實驗為例，教師需要先制定帽子設計的評價標準，將需求轉化為“做什么”“如何做”“為何這樣做”三個方面。例如，將帽子戴在頭上的舒適度轉變為制作帽子的材料選擇、將帽子保護頭部的功能性轉化為帽子的形狀設計。這樣的教學設計能夠讓學生的實驗活動更具有指向性，對實驗內容進行不斷創新與探索，在自主探究的過程中把握重點，最終設計出符合要求的物品。

（三）強調綜合思維，避免形式主義

要想讓STEM教育與科學生活化實驗進行深度融合，教師需要理解STEM教育的本質，將原本孤立且分散的學科知識進行整合處理，使其融合成為一個內在聯系的整體，STEM教育絕對不是簡單的疊加，而是各學科之間的交互共融。因此，教師在進行生活化實驗設計時，需要注重不同維度和不同學科的知識應用，避免簡單的生拉硬湊，同時，教師要鼓勵學生感受和提升不同學科知識內核的水平，運用綜合思維分析問題、解決問題，而非將一個整體性的問題拆分成不同學科的知識點。

以《做個保溫杯》的教學為例，首先，教師可以在實驗教學開始之前讓學生思考：“如何讓熱水涼得慢一點？”引導學生從熱傳遞的角度展開頭腦風暴，明確做一個保溫杯的目標任務。其次，教師可以引導學生通過小組討論的形式，依據成本選出制作保溫杯的最佳材料。再次，教師可以讓學生合作共同繪制設計圖，根據四個維度的“保溫杯”評價量表進行小組分工，共同完成制作。最后，當制作過程中出現問題時，學生需要互幫互助，齊心協力地想出解決問題的方法。在這一過程中，學生經歷了一個完整的實驗探究與工程設計過程，從明確任務到設計方案，再到計劃實施，學生的綜合思維得到了最大限度的鍛煉，科學素養也得到了切實性的提高。

（四）制定評價標準，推動全面發展

教學評價是教學活動的重要組成部分，二者相輔相成、共同促進，在教學實踐中發揮著重要的作用。然而，在傳統的科學實驗評價過程中，教師的評價內容往往過于簡單化，將實驗成果作為評價學習活動的唯一標準，導致學生在生活化實驗過程中存在重結果、輕過程的問題，阻礙了未來的發展。基于此，教師需要在生活化實驗評價標準的構建工作中避免簡單化與表面化，盡可能推動目標多元化發展，結合實驗各個環節的教學目標與學生具體的表現情況，讓教學評價既體現出量化評價，又反映出質性評價內容，推動二者之間的融合。不僅如此，在評價過程中，還需要打破傳統評價模式中以教師為主體的模式，增設“自我評價”“小組評價”等綜合內容。針對學生組內完成的作品，教師也可以從功能性、創意性以及美觀度等方面進行評價。通過綜合性評價，學生不僅能夠收到全面的實驗反饋，還能夠明確自身在學習活動中存在的問題，及時查漏補缺。

四、結語

綜上所述，在新課程改革的背景下，STEM教育與小學科學生活化實驗的深度融合已然成為大勢所趨。作為小學科學教育教學者，需要深度意識到這一教學設計的意義與優勢，在實驗設計中遵循學生主體原則、循序漸進原則以及共同合作原則，通過創設生活情境、圍繞工程問題、強調綜合思維以及制定評價標準等方法，以學科整合的項目式學習來實踐STEM教育，真正培養學生的創新思維、合作能力以及解決問題的能力。

注：本文系武夷山市級課題“讓科學在生活的土壤中成長——2022新課標背景下小學科學教育實施生活化教學的策略探討”（課題編號：wysjxxj2023093）的研究成果。

（宋行軍）