STEAM視域下小學科學跨學科融合教學策略研究

STEAM教育作為跨學科融合的教學模式，有機融合了人文藝術和科學技術，基于實際問題和現實情境，以協作實踐為路徑，實現多學科統整。STEAM教育理念和新課標在跨學科融合、探究實踐和應用科學技術解決社會現實問題等多個關鍵點上存在共通之處，因此，STEAM教育理念能夠為小學科學跨學科融合教學提供符合新課標要求的有效指引，把握STEAM教學理念的優勢，探索STEAM教學理念和小學科學的融合，有助于驅動跨學科整合學習，培養具備核心素養的綜合型人才。

一、STEAM教育的核心

為順應新世紀創新型人才需求的變化，美國學者格雷特·亞克門在STEM（科學、技術、工程、數學）的基礎上，將人文藝術融入到科學藝術中，提出了STEAM（科學、技術、工程、藝術、數學）教育理念，構建了STEAM教育框架。

STEAM教育在數學的基礎上，采取跨學科的方法，通過工程和藝術解讀科學和技術。在教育理念上，STEAM教育將分散、獨立的不同學科進行整合，破除學科之間的藩籬，引導學生從不同的視角捕捉學科之間的聯系，以科學知識認識世界，以工程技術改造世界，以人文藝術豐富世界的同時優化、理解與應用科學技術。在學習方式上，STEAM教育采用項目學習，依據社會現實創設問題情境，鼓勵學生根據能力分層級進行合作探究，解決生活中的現實問題。以項目活動和問題學習為路徑，STEAM教育引導學生在創造性的學習活動中進行“做什么”“為什么做”“誰來做”“怎么做”的跨學科綜合性思考，培養學生的邏輯思辨及協作實踐能力。

二、在小學科學教學中踐行STEAM教育的可能性與價值

（一）在小學科學教學中踐行STEAM教育的可能性

1.課程目標指向一致。

小學科學新課標細化了科學課程的實施要求，課程目標指向培養學生核心素養，以課程目標和學業質量為評價標準，注重學生的過程性考核和綜合性考核。STEAM教學設計提倡在項目學習活動中聚焦具體的現實問題進行設計、改進、解決，并關注教學過程，以教學過程卡的形式留存教學證據，記錄學生項目組織和實施的過程。STEAM能力是一種以解決實際問題為目的的跨學科融合能力，幫助學習者在學科整合過程中提高科學素養，其與核心素養能力相輔相成、相互促進。在科學教學課程目標上，二者的教育目的存在一致性，均指向人的全面發展。

2.與課程內容相適應。

新課標實施后，小學科學課程內容隨之變化。在內容選擇上，打破了原有領域之間的界限，更加注重知識點之間的綜合性聯系。在內容表述上，強調創設真實的學習情境及開展豐富多樣的學習活動。在內容變化上，優化了內容的系統性，遵循不同年齡階段的學生思維發展的特點，循序漸進地貫穿復雜的科學知識。同時將“科學探究”更新為“探究實踐”，即將“技術與工程”納入課程內容，要求學生具備手工制作能力。相對應之下，基于核心概念整合學科知識，引導學生踐行工程實踐，培養學生的科學素養，既是STEAM學科教育的研究共識，又是STEAM教育研究和課程整合的發展方向。因此，在課程內容上，二者相互協調、相互適應。

（二）在小學科學教學中踐行STEAM教育的價值

1.培養學生體現STEAM能力的科學學科核心素養。

小學是兒童科學素養培育和形成的關鍵期，科學課程是形成科學核心素養的主要陣地和重要載體。STEAM教學融入小學科學課程，能夠幫助學生在科學知識和概念的應用中完成知識的內化，在不斷的質疑和推論中形成創新思維，在合作與探索中提高交流溝通的能力，在項目反思中樹立認真嚴謹的科學態度。最終，從“科學觀念與應用”“科學思維與創新”“科學探究與交流”“科學態度與責任”四個維度，培養學生具備體現STEAM能力的科學核心素養。

2.提高學生的合作探究實踐能力。

科學探究是科學學習的方式，新課標從要求學生具備科學探究能力上升為學生要有合作開展探究實踐的能力。合作探究往往需要花費更多的時間和準備材料，在STEAM教學活動中，教師可以通過“教學過程卡”，安排教育活動過程，讓學生明確探究實踐中有什么（實踐要素和材料）、做什么（任務分配）、用什么（設備及工具）、學什么（發現）。相比于傳統的教學形式，通過STEAM教學活動設計，教師可以更好地通過項目實踐引導學生進行小組合作，發現問題、分析問題、制定計劃、解決問題并進行反饋總結，以提高學生在項目活動中的主觀能動性，鍛煉學生的協作溝通能力、發現探索能力及動手實踐能力。

3.啟發學生的科學創新思維。

培養創新型人才是當前教育的重要戰略，而當前學生普遍缺乏的也恰恰是創新思維和創新能力。科學探究項目常常因缺乏好的興趣切入點而無法激發學習者在探究過程中的創新能動性，以致創新素養難以養成。STEAM教育融入藝術，豐富了跨學科學習的趣味性，同時以現實問題為基點，引導學生在“做中學”，在動態的過程中，反復試驗和修正，激發學生的創新思維。在STEAM教學活動設計流程的第三個階段改進階段中，教師通過“教學過程卡”收集學生對實踐安排的意見和建議，鼓勵學生思考如何維持活動的有效性和可持續性，能夠幫助學生形成批判思維和創新能力。

三、STEAM視域下小學科學跨學科融合教學策略

（一）融入人文知識，培養科學人文并重的復合型人才

人文知識對應STEAM教育理念中的藝術，在科學教育融入人文知識是STEAM視域下小學科學跨學科融合教學的具體實踐。科學與人文相輔相成、相互促進。小學科學教師應積極探索兩者的結合點，在傳播科學知識的同時，適當融入相關的人文社科信息，從而使知識更加立體豐滿，為構造學生的綜合知識體系打下堅實基礎。小學科學教學過程中融入人文知識，不但可以讓學生更好地學習科學知識，也可以提升學生的人文素養，進而達到促進學生全面、全方位發展的目的，最終培養學生成為科學人文并重的復合型人才。

例如：在進行“水的科學”的教學時，除了要講述水的組成成分、水的形態、水的表面張力等基本的科學問題外，教師可以以講故事的形式引入其他的人文知識。就社會層面而言，教師可以談及非洲兒童面臨水資源短缺的問題，從而引導學生珍惜水資源，樹立節約每一滴水的意識。就歷史層面而言，可以引入大禹治水的故事，讓學生了解“三過家門而不入”的典故，學習中華民族以人為本、求實創新、艱苦奮斗、不畏艱險的精神。就地理層面而言，可以由水擴展到江河、湖泊、海洋，向學生介紹我們的母親河黃河、發源于青藏高原流入東海的長江，我國第一大湖青海湖、第一大淡水湖鄱陽湖，渤海、黃海、東海、南海等我國周圍海域，使學生進一步認識熟悉我國的地理環境。通過上述相關人文知識的引入，科學知識變得更加鮮活，提升了學生的人文素養，進一步豐富了學生的綜合知識。

（二）立足社會現實，在項目實踐中解決現實問題

STEAM教育理念突出強調教育活動要基于現實，并緊密聯系社會生活，以培養有助于解決社會現實問題的創新型人才。在小學科學教學中，教師要有力踐行STEAM教育理念，從現實出發，結合實際問題，將科學學科知識和現實問題相結合，創設富有吸引力的真實的問題情境，以解決問題為導向，激發學生參與項目探究的興趣和主動性。教師可以依托項目實踐活動，圍繞問題創設情境，將科學知識與游戲、故事、生活場景、角色扮演等結合起來，借助具體的情境，引導學生調動已有經驗，融入場景去理解、分析問題，尋找解決問題的方案。如此既可以激發學生的探究興趣，又可以促使學生在具體情境中聯系社會，鍛煉多學科知識交叉應用于實際問題的能力。

例如：在“我們面臨的環境問題”一課的教學中，課程目標是引導學生樹立保護環境的理念，并能夠針對現實生活中存在的環境問題提出自己的解決思路，培養學生解決現實問題的能力。首先，教師可以讓學生分組去調研目前存在的環境污染問題，包括污水污染、垃圾污染、空氣污染和噪聲污染等。其次，學生在明確現實環境污染問題后，進一步了解環境污染帶來的危害。通過查找資料或者咨詢家長的方式，整理出相對應的解決方案。最后，教師對各小組提出的環境問題及其解決方案進行點評分析，并強調環保的重要性。由此可見，將現實問題融入小學科學教學，有利于培養學生提出問題、解決問題的能力。

（三）采用藝術方式，將抽象科學知識形象化

STEAM是在STEM的基礎上發展而來的，由此可見藝術的重要性，因此在STEAM理念指導下的小學科學教學要充分考慮并融合藝術因素。一般而言，科學知識本身是抽象的、枯燥的，學生學習興致低，理解困難。為解決上述問題，教師可以考慮采用藝術的方式來講述抽象枯燥的科學知識，使其變得更加形象具體，讓學生更容易接受理解。基于STEAM教育理念，實現藝術與科學在小學教學上的融合，有利于提升學生的學習興趣，提高學生的學習效率，培養學生熱愛科學、應用科學的觀念。此外，也有利于提升學生認識美、欣賞美、學習美的能力，培養學生養成正確的審美觀。

例如：在講授“聲音”一課時，任課教師可以選擇采用“藝術+科學”融合的方式來授課。首先，通過播放不同類型的音樂來讓學生認識高、中、低音，既能使學生對音域有初步的了解，又能培養學生對音樂的鑒賞能力。接下來，可以據此進行拓展，讓學生畫出他們認為的可以發出美妙聲音的物體和能夠制造噪聲的東西，引導學生對分貝的認識，提升學生的繪畫和想象能力。最后，讓學生通過小組表演的形式來闡述自己對聲音的理解，具體的形式可以是唱歌、跳舞、講故事等，提升學生的學習興趣以及對科學的熱愛，培養學生的獨立思考能力和小組協作能力。總之，藝術與科技在以STEAM為基礎的小學教學框架下的碰撞融合可以將抽象的知識具體化、形象化，為科學學科的授課提供新思路。

（四）結合工程實踐，在做中學習科學原理

STEAM教育理論要求教師重視工程與技術的重要價值，注重引導學生動手做、做中學、學中思，幫助學生在工程實踐中更加深入地理解和應用科學原理。理論技術指導工程實踐，工程實踐驗證理論技術。理論技術和工程實踐密不可分，教師要引導學生將課本上的理論知識運用到工程實踐中，并根據具體實踐中遇到的問題反思理論技術的學習。這樣既可以幫助學生更深層次地學習科學理論知識，又可以培養學生的工程實踐能力。在小學科學教學中，教師需要根據項目活動主題，指導學生分階段動手制作，在工程制作的過程中訓練學生的工程思維和動手能力，在實踐中進一步學習科學技術原理。

以青教版小學科學課程“制作磁懸浮筆架”一課為例，該課通過讓學生動手制作磁懸浮筆架，理解磁極“同極相斥，異極相吸”的科學原理，感受磁極在生活中的應用。教師指導學生進行磁懸浮筆架的工程實踐活動，可分為三個階段：準備階段、實施階段和反思階段。第一，準備階段：教師指導學生綜合運用所學知識，選擇實踐活動所需的材料、工具等，學生通過小組分析、選擇、討論最終由學生自主確定活動所需的材料及工具。該過程可以鍛煉學生的邏輯思考能力及抉擇能力。第二，實施階段：在教師指導下，學生嘗試利用所選材料及工具完成工程制作。在此階段，教師引導學生思考每一種材料應當用在何處以及制作完成后想要達到的效果，并據此擬定計劃，嘗試制作。經過反復地嘗試和調整，培養學生的探索精神和動手實踐能力。第三，反思階段：學生展示作品，相互交流，分享制作經驗和改進建議。教師引導學生反思自己在工程制作的全過程中遇到了哪些困難，是如何解決這些困難的，認為最有趣的點在哪里，以及學到了什么知識等。通過反思，學生可以將實踐過程中涉及的不同學科知識進行串聯，既鞏固了知識原理，又鍛煉了批判思維能力。

四、結束語

STEAM教育與新課標下的小學科學教育方向一致，STEAM教育能夠指導小學科學優化教學效果，達成課程目標。因此，在STEAM教育與小學科學教學相融合的過程中，教師可通過多重路徑，在STEAM教育的指導下進行教學模式探索，依據現實問題做好跨學科項目活動設計，針對不同課程內容、不同學生采取不同的教學方式，進行個性化教學，在課程之中融入人文底蘊，從現實問題出發，結合藝術的形式，通過工程實踐引導學生深入體會科學、技術、工程、藝術和數學多學科的融合，以培養學生的跨學科思維，提高學生的探索實踐能力及創新思辨能力，在掌握科學原理的同時也能夠領會科學背后的責任和態度，最終應用科學原理解決現實問題。

（徐德明）