滲透STEM教育理念 進行實驗教學設計

〔摘" "要〕" 隨著教育理念的不斷革新，培養學生的綜合素養已成為教育的核心目標。小學科學作為啟蒙學生科學思維的重要學科，其教學模式的創新至關重要。傳統小學科學實驗課程多局限于單一學科知識傳授，難以滿足學生日益增長的探索欲望和多元化發展需求。而STEM教育理念的出現，為小學科學實驗課程帶來了新的契機。

〔關鍵詞〕" 小學科學；STEM教育理念；實驗課程

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）24" " 0082-03

在現今科技大幅發展的階段，社會對創新型、復合型人才的需求正變得越發迫切。傳統的小學科學教育模式漸漸顯露出自身的局限性，知識既零碎又單一，難以滿足學生全面發展的期望。而STEM教育理念凸顯科學、技術、工程和數學的跨學科聚合，為小學科學教育增添了新的靈動活力。把STEM教育理念引入小學科學實驗課程設計與實施工作，成為培育學生綜合素養、契合未來社會發展的關鍵手段。

一、實驗教學滲透STEM教育理念的意義

（一）有利于促進跨學科融合

傳統教育模式下，學科之間界限分明，學生所學知識碎片化，難以建立起知識的整體框架和內在聯系。而STEM教育理念強調科學、技術、工程和數學的跨學科融合。在小學科學實驗課程中融入STEM教育理念，能夠打破學科壁壘。在科學實驗里，學生不僅要掌握科學原理，還需要運用數學知識去測量、計算與分析實驗數據，以量化實驗結果，使實驗結論更具科學性和說服力。同時，技術和工程知識則幫助學生理解實驗儀器的原理與操作方法，以及如何設計實驗流程、搭建實驗裝置等。這種跨學科融合的學習方式，讓學生明白各學科知識并非孤立存在，而是相互關聯、相互支撐的，有助于他們構建完整的知識體系，提升綜合知識運用能力。

（二）有利于培養學生實踐能力

小學科學實驗課程本身就注重實踐操作，而STEM教育理念的融入進一步強化了這一特性。在基于STEM教育理念的科學實驗課程中，學生不再僅僅是被動地接受知識，而是積極主動地參與到實驗探究過程中。從提出問題、做出假設、設計實驗，到進行實驗操作、收集數據、分析結果，每個環節都需要學生親自動手實踐。在這個過程中，學生的動手能力得到充分鍛煉，他們學會正確使用各種實驗器材，掌握基本的實驗技能，如儀器的組裝、調試、測量、記錄等。并且，面對實驗中出現的各種問題，學生需要運用所學知識和技能去分析、解決，這有助于培養他們解決實際問題的能力，使學生在實踐中不斷積累經驗，提升綜合素質，為未來的學習和生活奠定堅實的基礎。

（三）有利于激發學生創新思維

創新思維是促進社會進步與科技發展的關鍵動力，在小學科學實驗課程中引入STEM教育理念，為學生創新思維的培養開拓了廣闊的空間。在跨學科的實驗探究活動期間，學生要采用多種學科的知識與方法解決復雜難題，這促使他們從不同的角度去思索問題，掙脫傳統思維模式的羈絆。學生在實驗期間可按照自己的想法和創意對實驗予以改進和創新。這種既開放又有探索性的學習環境，可喚起學生對未知的好奇和求知欲，鼓勵他們勇敢地質疑、大膽去試驗，培育學生的創新意識及創新魄力，讓學生在未來學習和工作中擁有更強的創新能力與競爭力。

（四）有利于學生適應未來社會需求

伴隨科技迅猛發展與社會的不斷演進，未來社會對人才的要求不斷拔高，不僅要求掌握扎實的專業知識，更需要擁有跨學科綜合素養、實踐本領和創新精神。把STEM教育理念融入小學科學實驗課，可讓學生從幼年起就接觸多學科融合的知識以及實踐活動，培養他們契合未來社會需求的能力。依靠STEM教育，學生能更有效地把握科技和社會的關系，懂得科技在解決實際問題當中的作用，以此喚起他們對科學技術的興趣和鐘愛，為將來投身相關領域打下基礎。學生在STEM課程里所鍛煉出的團隊合作能力、溝通能力、問題處理能力等綜合素養，也是未來社會需要必須具備的，讓他們能更出色地適應未來多樣、創新的社會環境。

二、實驗教學滲透STEM教育理念的策略

（一）融合科學探究，培養學生實證思維

在小學科學實驗課程中深入融合 STEM教育理念，強調科學探究的重要性，教師需采取一系列有效措施。教師要深刻理解科學探究的內涵與流程，以便在教學中準確引導學生。在設計實驗時，教師要精心創設情境，引導學生從細致觀察生活中的自然現象、實驗演示現象等出發，逐步培養學生敏銳的觀察力。鼓勵學生自主思考，挖掘現象背后隱藏的科學原理，從而提出具有探究價值的問題。

以教科版科學四年級下冊第一章“植物的生長變化”為例，教師先帶領學生在學校花園或者教室窗臺種植幾種常見植物，如綠豆、向日葵等植物。在實施種植的過程中，引導學生全面觀察植物生長的各個階段，學生大概會發現綠豆種子在不同濕度情形下，發芽時間以及生長速度不一樣。教師引導學生對觀察到的現象進行梳理，提出類似“濕度對綠豆種子發芽時間和生長速度到底有怎樣的影響？”這樣的問題。引導學生借助數學知識，籌備數據記錄表格，記錄不同濕度環境中種子發芽所需天數、幼苗高度等數據，在開展種植裝置搭建活動時，涉及工程相關知識，如怎樣設計一個簡易的保濕裝置，保證不同濕度環境穩定地維持。在進行探究的過程里，學生也許還會采用技術手段，比如借助電子秤準確度量種子重量，通過放大鏡觀察種子發芽的具體情況，借助這樣的實驗探索，學生不僅領悟了植物生長跟環境因素的關聯，也在進行科學探究的進程里，實現了多學科知識的綜合運用，提高了科學素養及綜合能力。

（二）整合數學應用，提升學生數據分析能力

數學作為STEM教育理念的重要支柱，在小學科學實驗課程里發揮著關鍵作用。教師要注重培養學生運用數學解決科學問題的意識，在實驗開展前，就向學生強調數學方法對于實驗分析的重要性。在實驗過程中，引導學生學會收集數據，明確數據收集的目的、范圍和方法，確保數據的準確性和完整性。在數據收集完成后，教師要逐步引導學生運用圖表、統計等數學方法對數據進行分析。先教會學生根據數據類型選擇合適的圖表，如柱狀圖適合比較數據大小，折線圖能清晰展示數據變化趨勢等；再指導學生掌握基本的統計方法，如計算平均數、中位數、眾數等，挖掘數據背后隱藏的信息。

以教科版科學三年級下冊第一章“物體的運動”為例，教師可帶領學生開展“比較不同物體在斜面上運動速度”的實驗。在做實驗之前，教師指導學生把測量工具準備好，諸如秒表、直尺之類，同時講明白怎樣準確測量物體在斜面上運動的距離和時間。開展實驗期間，學生分組實施操作，記錄不同物體從斜面頂部滑落到底端所用的時間，以及移動的距離。實驗操作結束，教師引導學生把數據整理好，將各個物體的運動時間與距離記錄進表格中，引導學生憑借數據繪制柱狀圖，依靠柱狀圖直觀地對不同物體運動速度快慢做比較。教師繼續進一步拋出問題，帶領學生思考怎樣更精準地比較物體運動快慢，引導算出平均速度的方法，讓學生采用數學公式算出每個物體平均速度，在該過程中，學生不僅掌握了跟物體運動有關的科學知識，還在教師的點撥引導下，熟練運用數學手段開展數據的收集、整理與分析，有效提升了數據分析水平，切實領悟到數學在科學實驗中的強大作用。

（三）引入信息技術，拓寬學生學習視野

在小學科學實驗課程里融入信息技術，教師要積極探索多種方式。一方面，教師要熟練掌握各類信息技術工具，比如多媒體軟件、在線學習平臺等，以便在教學中靈活運用。在實驗課程開展前，教師可以利用網絡資源，收集與實驗主題相關的前沿資料、科普視頻等，提前為學生營造豐富的學習氛圍。實驗過程中，引導學生借助信息技術工具，如利用傳感器采集實驗數據，用數據分析軟件對數據進行高效處理。實驗結束后，鼓勵學生通過在線平臺分享實驗心得與成果，拓寬交流渠道。

以教科版四年級上冊科學課本第二章“呼吸與消化”教學為例，在課程起始之際，教師可以先從網絡上搜集有關呼吸系統和消化系統的3D動畫，使學生直觀地看清人體內部器官的結構及運作流程，協助學生初步構建知識框架。在講解呼吸階段氣體交換原理的時候，教師借助多媒體軟件出示動態演示圖，把微觀角度的氣體交換過程進行形象展示，協助學生領會抽象內容。教師引導學生借助肺活量測試儀收集肺活量的數據，同時借助配套的數據處理程序，迅速生成個人及全班學生肺活量數據統計圖表，清楚呈現數據分布的狀態。在探索食物于消化系統內的消化情況之際，學生可以憑借在線模擬實驗平臺，自行進行不同食物在虛擬消化系統里的消化流程操作，留意消化時間和消化產物的具體變化，強化對消化原理的把握。課程結束后，教師可以囑托學生在班級獨屬的在線學習平臺上，分享自己創作的有關“呼吸與消化”的知識思維導圖，相互交換學習心得，進一步鞏固知識基礎。在這個活動過程中，學生不斷接觸、運用信息技術手段，開闊了學習范圍，信息素養也獲得了明顯提升。

（四）跨學科整合，構建知識網絡

在小學科學實驗課程里落實STEM教育理念的跨學科整合，教師要積極作為。在課程設計階段，教師需深入鉆研各學科知識，挖掘與科學實驗主題相關的交叉點。在教學過程中，巧妙引導學生將不同學科知識串聯起來。比如在科學實驗講解中，適時引入數學的計算方法、物理的原理概念，以及技術和工程領域的設計思路。同時，教師可以組織小組合作學習，鼓勵學生分享不同學科視角下對實驗問題的看法，促進知識的交流與融合。

以教科版科學五年級下冊第二章“船的研究”為例，教師先引導學生從科學角度思考船的浮力原理，讓學生明白船能漂浮在水面的原因是阿基米德原理。在設計船的結構時，融入工程知識，引導學生思考怎樣的形狀和構造能讓船更穩定、承載量更大。學生分組討論，運用數學知識計算不同船型的體積、排水量，以及材料的用量和成本。在制作小船模型的過程中，涉及技術層面，如使用何種工具切割材料、如何進行拼接組裝等，教師現場指導學生掌握這些技能。此外，還可以讓學生從歷史學科的角度了解船的發展演變，拓寬學生的知識面。完成小船制作后，組織學生進行載重測試，要求學生記錄數據并繪制圖表，分析船的承載量與船型、材料之間的關系，這又運用到了數學的數據分析方法。通過這樣的教學，學生在“船的研究”中，將科學、技術、工程和數學等多學科知識有機結合，構建起完整的知識網絡，對船的相關知識有了更深入、全面的理解。

三、結語

綜上所述，基于STEM教育理念的小學科學實驗課程，在促進跨學科融合、培養實踐與創新能力以及提升學生適應未來社會的能力等方面成效顯著。但要持續發揮其優勢，仍需教育工作者不斷探索創新課程設計與實施策略，整合各方資源，為學生提供更優質的教育環境，助力學生在科學探索的道路上不斷前行，成長為社會所需的創新人才。

參考文獻

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