STEM在教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

〔摘" "要〕" 在當(dāng)前的教育改革背景下，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為教育的重要目標(biāo)。STEM教學(xué)法作為一種跨學(xué)科的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的綜合應(yīng)用，能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。本文重點(diǎn)探討在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中推廣普及STEM教學(xué)法的策略，以期促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；STEM教學(xué)法；核心素養(yǎng)；教學(xué)應(yīng)用

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " "〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）" 08" " 103-105

隨著新課改的推進(jìn)實(shí)施，小學(xué)科學(xué)教學(xué)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)、掌握與世界相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，進(jìn)而形成科學(xué)的認(rèn)知觀和自然觀。小學(xué)科學(xué)是一門綜合學(xué)科，包括了化學(xué)、生物、物理等知識(shí)，對(duì)于拓寬學(xué)生的科學(xué)思維視野、培養(yǎng)發(fā)展其科學(xué)素養(yǎng)，使其樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀，都有著積極的促進(jìn)作用。因此，在實(shí)施新課標(biāo)的背景下，小學(xué)科學(xué)教師要堅(jiān)持以人為本的理念，強(qiáng)化課堂教學(xué)方式創(chuàng)新，不斷優(yōu)化教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探究，提高課堂教學(xué)質(zhì)效，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生身心的全面發(fā)展。

一、整合課程資源，創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科學(xué)習(xí)情境

整合課程資源是實(shí)施STEM教學(xué)法的基礎(chǔ)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，一方面，教師要注重打破傳統(tǒng)的學(xué)科界限，將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效整合，通過創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力。另一方面，可以設(shè)計(jì)與日常生活緊密相關(guān)的項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)。比如，在教授“電和磁”這一單元時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)“制作簡(jiǎn)易電磁鐵”的項(xiàng)目，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中學(xué)習(xí)和理解電和磁的基本原理。在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生首先需要了解電磁鐵的工作原理，這涉及物理學(xué)中關(guān)于電和磁的知識(shí)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，觀察電流如何產(chǎn)生磁場(chǎng)，以及如何通過改變電流的大小或方向控制磁力的強(qiáng)弱。在制作過程中，學(xué)生需運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，確定線圈的圈數(shù)、計(jì)算所需材料的長(zhǎng)度等，還需要運(yùn)用工程學(xué)中的設(shè)計(jì)和制作技能，設(shè)計(jì)電磁鐵的結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料，并且在制作過程中不斷調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過這樣的跨學(xué)科項(xiàng)目，學(xué)生就能夠?qū)⒊橄蟮目茖W(xué)理論與實(shí)際操作相結(jié)合，形成對(duì)知識(shí)的深刻理解，體驗(yàn)到科學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用價(jià)值，提高解決復(fù)雜問題的能力。為了有效整合課程資源，教師需精心挑選和設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，確保它們能夠相互補(bǔ)充，形成連貫的知識(shí)體系。特別是要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和興趣點(diǎn)，設(shè)計(jì)出既富有挑戰(zhàn)性又能夠讓學(xué)生積極參與的項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，通過小組討論和協(xié)作完成項(xiàng)目任務(wù)，提高學(xué)生的社交技能，促進(jìn)他們之間的知識(shí)交流和思維碰撞。

在長(zhǎng)期的傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師通常采用機(jī)械的灌輸式的教學(xué)方式，強(qiáng)化學(xué)生記憶知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不佳。在實(shí)施新課標(biāo)的背景下，小學(xué)科學(xué)教師要始終堅(jiān)持以學(xué)生為主體，落實(shí)生本理念，強(qiáng)化教學(xué)方式策略創(chuàng)新，發(fā)揮好指導(dǎo)者作用，精心設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自主探索研究，尋找科學(xué)答案。小學(xué)科學(xué)教師要優(yōu)化課堂教學(xué)策略，重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深挖教材中的趣味知識(shí)，把抽象的科學(xué)知識(shí)直觀形象地展示給學(xué)生，降低課堂教學(xué)的難度。教師在進(jìn)行新課導(dǎo)入時(shí)，要強(qiáng)化知識(shí)內(nèi)容與學(xué)生生活實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)行新課導(dǎo)入，促使學(xué)生高效學(xué)習(xí)。教師在進(jìn)行科學(xué)知識(shí)的教學(xué)時(shí)，要將課本知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)延伸，突出一些重大歷史事件和精彩小故事，切實(shí)增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為構(gòu)建高效課堂打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究

STEM教學(xué)法可以促進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生通過參與真實(shí)、有意義的項(xiàng)目，學(xué)習(xí)知識(shí)和技能。它強(qiáng)調(diào)過程的重要性，組織和引導(dǎo)學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，體驗(yàn)科學(xué)探究過程，形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相關(guān)的項(xiàng)目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題解決能力。比如，在進(jìn)行《各種各樣的植物》的教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生開展“校園植物觀察日記”項(xiàng)目，要求學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)，定期觀察記錄校園內(nèi)植物的生長(zhǎng)情況，并分析環(huán)境因素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。學(xué)生需選擇校園內(nèi)特定的植物作為觀察對(duì)象，每天或每周進(jìn)行觀察，并記錄下植物的生長(zhǎng)變化、天氣情況、土壤濕度等數(shù)據(jù)，在觀察中直觀地了解植物生長(zhǎng)的周期性和環(huán)境因素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，學(xué)生不僅要記錄數(shù)據(jù)，還要學(xué)會(huì)如何分析這些數(shù)據(jù)，積極思考哪些因素是促進(jìn)植物生長(zhǎng)的，哪些因素可能會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，在分析中學(xué)會(huì)如何從數(shù)據(jù)中提取有用信息，并用科學(xué)的方法解釋觀察到的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索把發(fā)現(xiàn)和分析的結(jié)果以書面報(bào)告的形式呈現(xiàn)出來，從而鍛煉他們的寫作能力，提高其表達(dá)和溝通能力。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，教師可以組織學(xué)生將觀察日記和分析報(bào)告整理成一份完整的項(xiàng)目報(bào)告，并在班級(jí)或?qū)W校范圍內(nèi)展示，從而讓學(xué)生分享學(xué)習(xí)成果，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心和成就感。學(xué)生在這個(gè)過程中，就能夠?qū)W習(xí)到植物生長(zhǎng)的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)觀察、記錄、分析和報(bào)告的能力。他們?cè)趨⑴c項(xiàng)目的過程中也能夠體驗(yàn)到科學(xué)探究的樂趣，學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣思考問題，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)的熱愛和對(duì)自然環(huán)境的尊重。

在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)中，許多學(xué)生受到自身認(rèn)知特點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)不夠明確，往往是跟隨教師的教學(xué)步伐學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)意識(shí)不強(qiáng)，自我探究能力不足，在一定程度上影響了科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，阻礙了主動(dòng)探究能力的發(fā)展。對(duì)此，小學(xué)科學(xué)教師要結(jié)合課堂特點(diǎn)，積極開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行仔細(xì)觀察，開展實(shí)驗(yàn)操作，找到實(shí)驗(yàn)對(duì)象的主要特點(diǎn)，最后再由教師歸納總結(jié)。在分組實(shí)驗(yàn)過程中，教師要積極指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，避免發(fā)生傷害事故。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中得出和教材不一樣的結(jié)果，教師不要直接批評(píng)或否定，而要鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)步驟和操作條件再次操作，并找到導(dǎo)致結(jié)果差異的原因，進(jìn)而提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞骄磕芰Α１热纾處熢诮虒W(xué)《制作一個(gè)潛望鏡》一課知識(shí)時(shí)，先讓學(xué)生結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的“光的傳播、光的反射”等知識(shí)，獨(dú)立思考潛望鏡是運(yùn)用了光的什么原理制成的；再把學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組，促使學(xué)生積極開展思考、交流，展開熱烈討論，將結(jié)果寫在黑板上；最后，教師與學(xué)生圍繞結(jié)果展開互動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而深化學(xué)生對(duì)光的反射知識(shí)原理的認(rèn)識(shí)和理解。

三、利用信息技術(shù)，拓寬學(xué)生探索空間

利用信息技術(shù)可以輔助STEM教學(xué)法的實(shí)施，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展為STEM教育帶來了革命性變化。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可以借助多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)資源以及虛擬實(shí)驗(yàn)室等現(xiàn)代信息技術(shù)工具，極大地拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)探索空間，使教學(xué)內(nèi)容和形式更加豐富多彩。同時(shí)，信息技術(shù)的應(yīng)用能夠讓學(xué)生更加廣泛和深入地接觸到科學(xué)知識(shí)，有助于提高他們的信息素養(yǎng)和數(shù)字技能。比如，在《太陽(yáng)系和宇宙》的教學(xué)中，教師可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)造一次難忘的“太空之旅”。組織學(xué)生佩戴VR設(shè)備，讓他們感受到自身仿佛置身于浩瀚的宇宙之中，直觀地觀察到太陽(yáng)系中的各個(gè)行星，甚至深入探索遙遠(yuǎn)星系的奧秘。這樣做，可以讓學(xué)生在沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)中形成對(duì)宇宙的直觀認(rèn)識(shí)，提升對(duì)科學(xué)知識(shí)的好奇心和探索欲望。信息技術(shù)可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而無須擔(dān)心安全問題或?qū)嶒?yàn)材料的限制。比如，在《美麗的化學(xué)變化》的教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生在虛擬環(huán)境中嘗試不同的化學(xué)物質(zhì)組合，觀察反應(yīng)過程和結(jié)果，加深對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，并讓學(xué)生在互動(dòng)中提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)動(dòng)手能力和科學(xué)探究能力。此外，信息技術(shù)的融入還能幫助教師更好地進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。通過分析學(xué)生在信息技術(shù)平臺(tái)上的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師可以了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和難點(diǎn)，從而提供更有針對(duì)性的指導(dǎo)和幫助。學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)節(jié)奏，選擇合適的學(xué)習(xí)資源和路徑，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。這樣的信息技術(shù)應(yīng)用，能夠拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，豐富教學(xué)內(nèi)容和形式，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和數(shù)字技能。

小學(xué)生天性活潑好動(dòng)，形象思維能力較強(qiáng)，對(duì)陌生事物的接受力、理解力一般較差，在課堂學(xué)習(xí)中常常會(huì)受其他事物影響。圍繞這一問題，小學(xué)科學(xué)教師要充分考慮小學(xué)生的特點(diǎn)，強(qiáng)化生動(dòng)有趣教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，堅(jiān)持從學(xué)生的身心特點(diǎn)出發(fā)，聯(lián)系生活實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生的親切感，促使學(xué)生自主思考，進(jìn)而有效發(fā)展學(xué)生的自主思考能力，讓其能夠接受新鮮事物。教師要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，研究學(xué)生感興趣的事物與科學(xué)教材知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)，精心創(chuàng)設(shè)生活情境，拉近學(xué)生生活與科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的距離，進(jìn)而提高科學(xué)教學(xué)的質(zhì)效。

四、開展合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

開展合作學(xué)習(xí)可以提高STEM教學(xué)法的教學(xué)效果，合作學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的互動(dòng)與合作。教師在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，可以巧妙地設(shè)計(jì)一些需要小組合作完成的項(xiàng)目或任務(wù)，讓學(xué)生在共同探索科學(xué)問題的過程中學(xué)習(xí)交流、分享和協(xié)作。教師可以組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓每個(gè)小組負(fù)責(zé)不同的實(shí)驗(yàn)步驟，然后將結(jié)果匯總，共同分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這樣，學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中就能夠?qū)W到科學(xué)知識(shí)，在實(shí)踐中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力和領(lǐng)導(dǎo)能力。團(tuán)隊(duì)成員之間需相互依賴，共同解決問題，這有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)到合作的重要性，并在合作中學(xué)會(huì)尊重他人的意見和貢獻(xiàn)。教師還可以通過角色分配，讓學(xué)生輪流擔(dān)任小組長(zhǎng)或記錄員等角色，在實(shí)踐中鍛煉其領(lǐng)導(dǎo)和組織能力。比如，在進(jìn)行《不簡(jiǎn)單的杠桿》的教學(xué)中，教師可以將學(xué)生分成幾個(gè)小組，讓每個(gè)小組負(fù)責(zé)研究杠桿原理在不同情境下的應(yīng)用。學(xué)生們需要共同討論，分工合作，有的負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作，有的負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)，還有的負(fù)責(zé)分析結(jié)果。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，首先需要共同確定研究方向和實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)過程中，小組成員之間需要相互溝通，確保每個(gè)步驟都準(zhǔn)確無誤，從而提高溝通技巧和協(xié)作能力。當(dāng)遇到問題時(shí)，小組成員需一起討論解決方案。每個(gè)成員都有機(jī)會(huì)在討論中提出自己的見解，并可能成為解決問題的領(lǐng)導(dǎo)者，這有助于培養(yǎng)他們的領(lǐng)導(dǎo)能力。在完成實(shí)驗(yàn)后，每個(gè)小組需向全班展示自己的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論。這要求學(xué)生清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)傾聽和評(píng)價(jià)其他小組的成果。在展示和評(píng)價(jià)中，學(xué)生能夠進(jìn)一步提升自己的表達(dá)能力和批判性思維能力。

綜上所述，培養(yǎng)核心素養(yǎng)背景下STEM教學(xué)法在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。通過整合課程資源、采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、利用信息技術(shù)和開展合作學(xué)習(xí)等策略，可以為學(xué)生創(chuàng)造更加豐富和有效的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。教師應(yīng)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用教學(xué)方法策略，助力小學(xué)科學(xué)教育目標(biāo)的高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。

【本文系建甌市2022年度教育科研立項(xiàng)課題“STEM在小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”（課題立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)B22002）階段性研究成果】

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