基于STEM的小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)策略

2022年4月教育部印發(fā)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，強(qiáng)調(diào)小學(xué)科學(xué)是一門(mén)綜合性學(xué)科，建議科學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)，嘗試運(yùn)用STEM教育。STEM教育理念主要包括跨學(xué)科綜合、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、源于生活、真實(shí)情境、以學(xué)生為中心的主動(dòng)實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作六個(gè)方面。基于STEM教育理念進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與綜合素養(yǎng)，也能促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展，推動(dòng)課程改革。基于此，本文以教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《植物的生長(zhǎng)變化》單元為主要課程內(nèi)容，探索基于STEM教育理念的跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施路徑。

一、跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

融合STEM教育理念，結(jié)合義務(wù)教育科學(xué)、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、藝術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，制定跨學(xué)科教學(xué)的單元教學(xué)目標(biāo)。

1.知道綠色開(kāi)花植物的結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)具有幫助植物維持自身生存和繁殖的作用。

2.會(huì)栽培植物，基于研究需要制定觀察計(jì)劃，提升分析比較、歸納判斷等思維能力。

3.通過(guò)文字、圖表、圖畫(huà)等方法記錄植物生長(zhǎng)變化的信息，認(rèn)識(shí)藝術(shù)與生活的廣泛聯(lián)系。

4.通過(guò)表格、統(tǒng)計(jì)圖等方式整理信息，提升用數(shù)學(xué)工具解決問(wèn)題的能力。

5.通過(guò)觀察記錄描述鳳仙花的生長(zhǎng)變化過(guò)程，提升語(yǔ)言文字運(yùn)用能力。

6.形成跨學(xué)科意識(shí)，培養(yǎng)跨學(xué)科思維，提升自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力。

二、跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

基于STEM教育理念，圍繞真實(shí)情境問(wèn)題設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)與活動(dòng)，滲透多學(xué)科知識(shí)與方法，學(xué)生通過(guò)跨學(xué)科學(xué)習(xí)增長(zhǎng)知識(shí)、發(fā)展思維、提升能力。

第1課以“種子的結(jié)構(gòu)”為主題開(kāi)展探究活動(dòng)。在猜測(cè)和觀察種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)圖畫(huà)和文字進(jìn)行分享，提升語(yǔ)言表達(dá)、藝術(shù)實(shí)踐能力。在拓展環(huán)節(jié)，由美術(shù)教師指導(dǎo)學(xué)生制作種子貼畫(huà)，提升學(xué)生的創(chuàng)意實(shí)踐能力和審美情趣。

第2課以“種植鳳仙花”為主題，學(xué)生在教師指導(dǎo)下種植鳳仙花，感受勞動(dòng)的樂(lè)趣。為解決真實(shí)情境問(wèn)題“土壤是不透明的，如何觀察種子萌發(fā)時(shí)的變化呢？”，學(xué)生各抒己見(jiàn)，引出第二個(gè)實(shí)踐任務(wù)：制作種植杯來(lái)觀察蠶豆種子的萌發(fā)過(guò)程，提高探究興趣。針對(duì)問(wèn)題“如何觀察記錄鳳仙花的一生？”，學(xué)生想到測(cè)量高度、寫(xiě)觀察日記、畫(huà)圖等方式，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、美術(shù)學(xué)科的知識(shí)技能，提升了跨學(xué)科意識(shí)和問(wèn)題解決能力。

第3課以“種子萌發(fā)和根的作用”為主題，學(xué)生通過(guò)種植體驗(yàn)、觀察記錄、分享交流，了解種子萌發(fā)相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究根的作用。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生結(jié)合了生活常識(shí)和物理學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題，排除實(shí)驗(yàn)的干擾因素。

第4課以“莖和葉的形態(tài)及作用”為主題，學(xué)生首先從數(shù)學(xué)角度來(lái)觀察和記錄鳳仙花的生長(zhǎng)情況，增強(qiáng)用數(shù)學(xué)眼光觀察世界的意識(shí)。在探究莖和葉的作用環(huán)節(jié)，學(xué)生們根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)交流分享，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、得出結(jié)論，提升科學(xué)探究能力。在拓展環(huán)節(jié)，由描述柳葉的古詩(shī)引導(dǎo)學(xué)生自己作詩(shī)，提高跨學(xué)科思考問(wèn)題的意識(shí)和能力，感受多學(xué)科融合的學(xué)習(xí)情境。

第5課以“果實(shí)和種子”為主題，通過(guò)觀察鳳仙花果實(shí)的生長(zhǎng)變化、解剖果實(shí)等活動(dòng)，提升利用數(shù)學(xué)工具研究科學(xué)問(wèn)題的意識(shí)和能力。最后，引導(dǎo)學(xué)生制作鳳仙花植株各部位名稱及作用的思維導(dǎo)圖，綜合科學(xué)、語(yǔ)文、美術(shù)學(xué)科所學(xué)，呈現(xiàn)兼具科學(xué)性、美觀性的作品，進(jìn)一步提升學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)、總結(jié)能力。

第6課以“種子的傳播方式”為主題，從關(guān)于種子傳播的課文出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生回顧植物種子的傳播方式。在探究環(huán)節(jié)，學(xué)生近距離觀察不同植物的果實(shí)和種子，猜測(cè)種子的傳播方式，最后用氣泡圖或表格等數(shù)學(xué)工具，將不同植物的種子特征和傳播方式對(duì)應(yīng)起來(lái)。

第7課以“鳳仙花的一生”為主題，由學(xué)生根據(jù)自己的觀察記錄進(jìn)行分享匯報(bào)。學(xué)生們?cè)谟涗涍^(guò)程中運(yùn)用了文字、圖畫(huà)、照片、表格等方式，融合了各科所學(xué)呈現(xiàn)觀察記錄結(jié)果，提升了語(yǔ)言組織和表達(dá)能力，豐富了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。探究鳳仙花植株生長(zhǎng)高度變化規(guī)律時(shí)，借助折線統(tǒng)計(jì)圖，直觀地呈現(xiàn)變化規(guī)律，提升了運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。最后，寫(xiě)一篇種植鳳仙花的作文，回顧本章所學(xué)和種植體驗(yàn)，提升用語(yǔ)言文字表達(dá)美、表達(dá)情感的能力，培養(yǎng)熱愛(ài)大自然的情感。

三、跨學(xué)科教學(xué)效果評(píng)價(jià)

跨學(xué)科教學(xué)效果評(píng)價(jià)以問(wèn)卷調(diào)查的方式進(jìn)行，包括課程滿意度、綜合素養(yǎng)達(dá)成情況、跨學(xué)科認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)效果的自我認(rèn)知四大維度。

調(diào)查結(jié)果表明，基于STEM教育理念的跨學(xué)科教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的跨學(xué)科意識(shí)和綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，加深了學(xué)生對(duì)科學(xué)與其他學(xué)科間聯(lián)系的理解；提升了動(dòng)手實(shí)踐、審美創(chuàng)造能力；有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和跨學(xué)科思維，促進(jìn)他們積極思考、積極表達(dá)；學(xué)生能夠保持興趣，更好地發(fā)現(xiàn)和解決生活中的問(wèn)題，參與團(tuán)隊(duì)合作。

四、跨學(xué)科教學(xué)策略

1.基于真實(shí)情境開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)

真實(shí)情境中的問(wèn)題具有跨學(xué)科、情境性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性等特征，學(xué)生需要在真實(shí)問(wèn)題解決中有意識(shí)地學(xué)習(xí)并創(chuàng)造性地整合不同學(xué)科的知識(shí)以解決問(wèn)題，且真實(shí)情境更貼近生活，更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.把握活動(dòng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，需要注重探究性、思維性、綜合性、趣味性、開(kāi)放性和遷移性，訓(xùn)練學(xué)生的高階思維。學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)涉及不同學(xué)科，問(wèn)題應(yīng)有趣且開(kāi)放，使活動(dòng)中用到的知識(shí)技能容易遷移到其他情境。

3.加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作

指導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)交流，團(tuán)隊(duì)合作。小組展示與交流評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，以學(xué)生為中心，讓思維相互碰撞，注重培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神。

4.評(píng)價(jià)多元，鼓勵(lì)思考，發(fā)展思維

關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展和過(guò)程表現(xiàn)，不僅關(guān)注學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解，還要關(guān)注合作能力、審美情趣、跨學(xué)科思維等素養(yǎng)；給予正向反饋，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、探索、表達(dá)，發(fā)展好奇心、想象力和創(chuàng)新精神。

5.開(kāi)發(fā)綜合資源，優(yōu)選學(xué)習(xí)項(xiàng)目

聯(lián)動(dòng)各個(gè)學(xué)科，橫向整合，搭建橋梁，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，優(yōu)選與學(xué)生興趣和實(shí)際生活相關(guān)的項(xiàng)目，以及具有探究性、操作性和挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目。

總之，基于STEM教育理念的跨學(xué)科教學(xué)，應(yīng)以真實(shí)生活情境中的問(wèn)題為核心，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組合作進(jìn)行探究實(shí)踐、分享展示；注重學(xué)生興趣培養(yǎng)和思維發(fā)展，通過(guò)正向評(píng)價(jià)學(xué)生的過(guò)程表現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，發(fā)展批判性思維、創(chuàng)新思維和跨學(xué)科思維；通過(guò)融合不同學(xué)科知識(shí)方法的探究實(shí)踐，提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

注：本文系深圳市龍華區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃青年課題“基于STEM的小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)策略研究”（編號(hào)：LHQN22178）的研究成果。