重視STEM教育開發生活化實驗

〔摘" "要〕" STEM教育與小學階段的教學結合是目前學界關注的熱點研究話題，也為小學科學的教學改革提供了新的指南。關注STEM教育，開發生活化實驗，可顯著提高學生的動手操作能力，提高其科學素養。本文分析了開發生活化科學實驗的必要性，并以STEM教育作為出發點，從開發原則以及具體的開發策略上提出了小學科學生活化實驗的具體開發方式和注意事項。

〔關鍵詞〕" 小學科學；生活化實驗；STEM教育；開發

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 09" " 091-093

科學是小學階段的一門重點學科，這門學科涵蓋諸多內容，包括物質科學、地球與宇宙科學、生命科學、技術與工程幾個領域。在小學科學教學中，實驗是一個重點環節，通過實驗，能夠激起學生對科學探究的好奇心，對于他們的科學素養、學習興趣的培養都具有積極的意義。從目前來看，小學科學實驗開發是一個薄弱環節，對此，我們嘗試以STEM教育為出發點開發生活化的實驗，現將具體的開發方式和啟示總結匯報如下。

一、什么是STEM教育

關于STEM教育的雛形，最早是由英國學者Ziman在1980年提出，他在《科學與社會的數學》一書中提出了“STS”概念，其中，S，T，S分別代表science，technology，Society，旨在提高學生參與社會公共事務的積極性，成為能夠參與科技決策的綜合型人才。隨著社會的發展，環境問題也受到了高度關注，于是“STS”演變成了“STEM”。STEM教育的本質是科學、工程、技術、數學之間的有機融合，強調彰顯出四門學科的聯系，其目標是為了培育具備創造性思維能力、可以應用綜合能力解決實際問題的優秀復合型人才。STEM教育倡導科學、技術、社會、環境之間的深度融合，要求在教學活動中為學生呈現社會問題和環境問題，讓學生能夠利用所學知識解決實際問題，從多個切入點實現科學與技術、所學內容和社會實踐之間的深度結合，形成正確的觀念，提高社會責任感。

二、開發生活化科學實驗的必要性

（一）強化科學和生活之間的聯系

對于當代小學生而言，教材上的知識是無法滿足其科學探究需求的，利用生活化實驗，拉近了生活和實驗之間的關系，能夠進一步擴充科學教學的知識面，加深學生的理解，拓展學生的學習范圍，生活變得更加精彩。通過實驗和生活之間的聯系，學生會發現在生活中處處都有科學知識，也正是科學的發展讓生活變得方便又充滿趣味。

（二）提高科學課堂教學效果

在目前的科學實驗教學活動中，常常存在學生不重視、不主動參與的問題，整體的科學課堂氛圍也比較沉悶，學習成效不理想。生活化的科學實驗生動趣味、貼近生活，可以讓學生主動參與科學學習，愿意聽、愿意看，樂于參與科學活動，讓科學課堂變得充滿生機和趣味。利用各類生活化的科學小實驗，也能夠讓學生從生活走向學習、從科學走入社會，對學生綜合能力的鍛煉非常有益。

（三）有利于學生的科學知識學習

小學階段的科學教育處于啟蒙階段，旨在讓學生對科學知識產生初步印象，通過生活化的科學實驗，使科學知識看得見、摸得著，不再是抽象化的概念。應用生活化的科學實驗來為學生展示科學現象，能夠激發他們對科學知識的喜愛和好奇，幫助學生主動總結規律，高效地進行科學學習。

（四）培育學生的科學能力和態度

實驗是科學發展的基礎，人們從實驗中觀察現象、分析事實、總結規律，利用生活化的實驗來展示科學現象，鼓勵學生進行深度思考，那么，通過長期鍛煉就能夠為他們認識生活、認識世界提供一種范式。在解決科學問題的過程中，自然而然鍛煉了學生的邏輯思維能力、觀察理解能力和動手操作能力，還讓學生能夠實事求是、勤于思考、大膽質疑，這種科學的能力和態度能夠讓學生受益終身。

三、關注STEM教育開發生活化實驗策略

（一）開發原則

1.模型化原則。模型化原則要求在開發生活化實驗的過程中，能夠基于實物模型進行仔細研究，真實反映出客觀物體，可以解釋科學本質和發展規律?；谀Ｐ突瓌t，有助于幫助學生深刻掌握所學科學內容，使抽象的科學原理變得形象生動、直觀具體。這種開發方式也能夠充分挖掘學生的主觀能動性，使之在不斷完善的過程中積累和豐富經驗，培養學生的創造性思維。

2.生活化原則。生活化原則就是在小學科學實驗的開發過程中，為每個環節賦予生活化的元素和味道，將學生在生活中所見、所聞的資源結合起來，充分發揮生活化資源的教育作用。

3.仿生化原則。在人類社會中，很多工程和發明都是以大自然生物為原型，比如，飛機就是模仿鳥的身體和飛行特點發明出來的。STEM教育理念下的小學科學生活化實驗開發需要遵循仿生化原則，對被模仿生物進行深度研究，建立對應的模型，讓學生理解產品的制作過程和工作原理，激發學生的發明創造欲望，使學生產生熱愛自然、保護自然的意識，感受大自然的樂趣和奧妙。

4.創新性原則。創新性原則是在現有基礎上對小學科學教材中的實驗案例進行的創新和再造，利用各類生活化資源開展具有特色的實驗設計，為實驗活動賦予創新元素。具體來看，實驗設計要以STEM教育作為出發點，將實驗環節生活化，融入更多的創新元素，使生活資源與科學實驗教學活動得以創新性地融合。

5.安全性原則。在小學階段的任何實驗活動中，都要以安全作為首要原則，即開發實驗活動、學生參與實驗操作時，都不能對學生造成傷害，盡可能減少尖銳物品的使用。在操作前，要為學生介紹安全注意事項，保障學生的安全。

（二）關注STEM教育開發生活化實驗

1.提高教師的綜合素養。STEM教育理念下的小學科學生活化實驗開發對教師的各項能力有了更高要求，教師需對STEM教育有正確的認識，在課前提前做好學情分析，了解學生現有能力，并根據STEM教育要求來科學開發生活化的實驗。同時，教師要提高自身的科學素養。小學科學涵蓋諸多門類的知識，包括生物、化學、物理等，STEM教育理念下的小學實驗開發活動對教師的綜合素質也有了更高要求。身為科學教師，要樹立不斷學習、終身學習的理念，提高文化底蘊和專業技能，既要給學生傳授知識，還要有豐富的社會實踐經驗，要提高科學教學技能，理解實驗內容，能夠制訂明確的生活化實驗教學目標，在此基礎上展開合理的設計。

2.激發學生的參與興趣。小學生活潑好動，對于新鮮事物有著濃厚的好奇心，但他們的注意力集中時間短，很容易受到周邊環境的影響，STEM教育理念下的生活化實驗開發首先要激發學生興趣，營造出濃郁的實驗學習氛圍，提高學生參與實驗的主觀能動性。

以《把種子播散到遠處》為例，這一課的內容是要求學生在觀察各種植物果實和種子的形態特點基礎上對蒲公英種子的傳播方式進行研究，在教學活動中，根據課程特點將實驗目標確定為“聯系蒲公英種子的結構，知曉降落傘的原理和用途”。經過理論知識的學習后，學生有了興趣，且此前學生已經掌握了剪、貼等基本的操作要領，了解了植物果實和種子形態結構的特點，有了實驗設計的經歷，為了激發學生的參與興趣，我先用一個謎語來活躍課堂氛圍：“小傘兵隨風吹，飛到東來飛到西，降落路邊田野里，安家落戶扎根基”——打一種常見植物。聯系課堂所學的內容，學生很快就猜出是蒲公英，此時，引入實驗探究活動——做一個降落傘。為了進一步引發學生的興趣，我通過微課視頻介紹了各種仿生化設計實驗及其原理，讓學生了解大自然的神奇，再出示降落傘的結構等，引導學生利用材料進行設計，建立降落傘模型。此時，學生的興趣大為增加，各個小組在團結合作中完成了降落傘的制作。制作完畢后，組織各小組開展降落傘比賽，要求學生用數學測量方法統計、分析數據，體現出了STEM教育中不斷改進的思想，對學生綜合能力的鍛煉頗有益處。

3.以生活化實驗導入教學內容。并非所有的生活化實驗都要求學生自行操作，在科學內容的導入環節，也可利用生活化實驗來引發學生興趣，導入新課內容。如，在講解“短路”的相關內容時，在課堂上播放提前錄制好的演示實驗：“在不小心將水倒入電線插座之后，電路出現了短路，電流表指針大幅偏轉，導線溫度迅速上升?！痹僖肭榫常骸耙幻∨笥言诟改竿獬鰰r，不小心將水灑入了桌邊的插座中引發著火，火勢迅速蔓延，萬幸的是，小朋友在消防員叔叔的拯救下成功脫困?！币赃@一情境引導學生來思考：“如果在生活中遇到這樣的情況應怎樣解決呢？如何預防火災的發生？”這種實驗導入方式模擬了生活中的情境，能夠吸引學生的注意力，讓學生認識到短路及其危害，也強化了學生的安全意識，使課堂變得更加有效。

4.以生活資源促進知識遷移。STEM教育理念下小學科學生活化實驗開發主要應用的是各類生活化材料，盡管小學生隨著年齡的增長，經驗也慢慢豐富，但是由于平時在生活中缺乏動手操作的機會，他們的生活經驗依然比較缺乏，無法靈活應用知識。因此，在明確實驗目的、設計了實驗方案之后，教師要對學生予以系統化的指導。一方面，要引導學生抓住問題的關鍵，在STEM教育理念下的實驗中會涉及各種變量，但學生對變量的概念沒有深入理解，這就導致部分學生不能很好地利用概念來分析變量。此時，教師要對學生予以科學指導，帶領他們分析事物之間的聯系，讓他們具備變量控制意識。

在實驗中，他們發現，在沒有支撐的情況下，西瓜皮拱橋一直無法拼接成功，不斷地在打滑，但是在增加拱足之后，就能夠維持拱橋的形態，即便在上面放置重物，拱橋也不會塌。在這一實驗中，學生可以自行來控制變量，并且西瓜皮以及支撐物都是生活中非常易得的材料，在實驗探究的過程中，學生通過觀察、操作、演示來進行探究，很好地實現了知識內化。

5.在實驗探究中體會成功樂趣?；赟TEM教育理念下的小學科學生活化實驗開發，還需要強化科學、技術、工程之間的聯系，在激發學生科學探究興趣的同時使之了解科學的發展歷程，能夠如同科學家一樣來不斷地體驗實驗活動、改進實驗過程，直至從中體會到成功的樂趣。生活化實驗不是讓學生單一完成一個實驗，而是應從中收獲探究精神，具備環保意識，具備終身學習的能力。

如，在學習了“浮力”內容之后，可組織學生參與生活化實驗——制造小船?？紤]目前市面上所售的橡皮泥在放入水中之后都會溶解，對此，引導學生用生活中常見的材料——棉線、吸管等來自制小船，并分析影響小船承載力的因素，以對浮力的規律有初步了解。在這一實驗探究活動中，學生需要小組合作來完成小船模型制作。首先確定船身吸管長度，小組之間交流意見，所選的吸管長度不同，大家制作出的小船大小也各有差異。制作期間為學生留出15～20分鐘，接下來，各個小組選擇其中一艘小船，置入提前準備的水槽，開展承重比賽，將硬幣一一放入小船，要求學生在水位上升后做出標志，量出水位上升高度，根據排開水量來做好記錄。實驗完畢后，開展小組交流，分析實驗數據，得出影響小船裝載量的具體因素。這種方式將科學實驗與學生的生活緊緊聯系起來，每一個環節都能讓學生保持源源不斷的探究熱情，這便是STEM教育的真實體現。

當前，STEM教育已經成為業界關注的重點，為科學教學改革帶來了新的福音。作為科學教師，需要關注STEM教育的教學改革需求，強化科學教學與工程、技術、數學學科之間的聯系，并基于此為學生設置豐富的生活化實驗，提高學生的跨學科知識應用能力。

【本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年度課題“小學科學跨學科主題學習實踐研究”階段性成果，課題立項批準號FJJKZX23-233】

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