STEM教育理念在小学科学教法中的创新应用

摘 要：STEM教育是一种集合科学、技术、工程与数学于一体的综合性教育，它强调学科融合，重视学生综合素养的培养，对学生全面发展有重要作用。本文简单阐述STEM教育理念的内涵及特点，重点讨论STEM教育理念在小学科学教法中的创新应用，希望能给小学科学教法的优化提供理论帮助。

关键词：STEM教学理念 小学科学 教法 创新应用

引言

小学科学的主要教学目的在于锻炼学生的动手操作能力，增强学生的实践能力，进而发展学生的科学思维。从当前小学科学教学情况来看，随着现代信息技术的应用，教学效果有所改善，但仍旧存在一些问题有待解决。比如说缺乏具有参考价值的资料、课堂教学密度大、活动流于形式、学生很少坚持活动、学生难以理解教学内容等。依托于STEM教学理念，教师能够帮助学生整合所学的零碎知识，促进学生积极探索，这为小学科学教法的优化提供了全新的思路与方法。现对STEM教育理念在小学科学教法中的创新应用进行以下分析与论述。

一、STEM概述及其教学价值

STEM教育理念指的是一种运用科学与数学知识、先进技术、工程思维解决现实问题的教育理念。这种教学模式完整的还原了发现问题到解决问题的全过程，有助于学生在实践中获取知识，其精髓就是让学生利用所学的知识进行创造、计划和执行。基于STEM视角，各学科之间的知识是相互关联的，解决问题的角度是多元化的。学生能够在参与体验性活动及合作完成项目建设的过程中，自主生成并建构知识，最终达到知识迁移以及发展科学思维的目标。总的来说，STEM教育理念强调学科融合，重视学生综合素养的培养，对学生全面发展有重要作用。[1]

在新课改的大背景下科学教学更强调注重方法与过程，但常会忽略成果。而STEM教学则两者兼顾，将学科知识教学与项目成果展示有机结合，学生在理解科学概念、掌握科学知识的基础上，还通过设计、实验等自主性活动，真正地去解决实际生活中的问题，甚至是完成一个科学小发明。对于教师来说，不仅要从实际生活出发，对各学科知识进行整合运用，也要凸显出成果展示，让学生获得成就感与自信心。[2]

二、小学科学课堂STEM理念渗透应用措施

1.应用“教学做”合一教学模式

“教学做”合一教学模式的核心是“做”，教师的“教”与学生的“学”都是围绕“做”来进行的。它主张“在做中教，在做中学”，实质在于根据生活的需要而教、而学，通过具体的实践教学，让学生获得生活实践所需的创造能力与问题解决能力。STEM教育理念也主张“在做中学”，强调从实际生活出发提升学生的动手操作能力，并没有忽略教师的“教”，与“教学做”合一教学模式相适应。因此，在小学科学教学中应用STEM教育理念，教师可通过应用“教学做”合一教学模式来实现。例如，在“生命离不开水”教学中，教师引导学生探究蔬菜中的水分，提出问题：“我们知道生命离不开水，不只是人体中含有水分，蔬菜中也含有水分。那么我们如何知道西红柿中有多少水呢？”先让学生进行自主探究，讨论实验方法;再对学生给出的实验方法进行优化，布置实验，让学生通过自己动手操作、观察烧杯、运算数据了解西红柿的含水量;最后，向学生讲解西红柿的含水量知识，加深学生的理解。具体实验内容如下：天平秤西红柿的重量;用刀将西红柿切开，放在碗里压碎;把破碎的西红柿放在纱布中，用力挤纱布，将挤出来的水分滴在烧杯中;将西红柿残渣放在碗中，用纸巾把手擦干。在此过程中，学生既然学到了西红柿含水量的科学知识，又学到了容量与体积单位换算的数学知识，还学到了实验设计的工程知识，可谓是一举多得。

2.提供科学探究素材与工具

科学探究是科学教学中学生必须要经历的过程，而STEM理念恰好有著同样的主张。一般情况下，教师通过科学实验引导学生进行科学探究。从当前小学科学课堂实验情况来看，大多教师采用多媒体播放视频、直观演示的方法进行科学实验。在此过程中，学生并没有真正参与到科学实验探究中，所获得的知识也是教师预先设定好的，这和讲授法并无二致。笔者认为，在教学条件允许的情况下，教师应当向学生提供科学探究的素材与工具，让学生参与到实验设计与演示的过程中。例如，“生命离不开水”教学中，为学生提供烧杯、天平、试管等科学探究工具，鼓励学生自己动手设计实验。至于塑料小刀、西红柿、碗、汤匙、纱布等材料，教师可让学生自带。再如，在“我们穿什么”教学中，为学生提供纺织材料样本、放大镜、镊子、火柴及有关衣料的文字、图片、实物等科学探究素材与工具，让学生自己动手运用放大镜、火柴、镊子等探究衣料的特点，来回巡视对学生进行指导。为了避免材料及工具的浪费，教师可要求学生合作完成实验。[3]

3.跨学科整合教育教学资源

STEM强调学科整合，教师在跨学科整合教育教学资源的过程中，也可将美术、物理、化学、生物、政治、经济、地理等学科教学资源融入到科学教学中，而不限于数学、科学、工程、技术这四门学科。例如，“常见材料”的教学重点难点为认识天然材料和人造材料，学会区分天然材料与人造材料。由于学生之前并没有接触过这方面的知识，所以有些难以理解。教师可从实际生活入手，引入常见天然材料的生长环境、生长规律、地域分布及开发天然材料对环境造成的影响等地理与生物知识，以及人造材料的材料技术发展等技术知识，以图像、动画、视频的形式进行展示，便于学生接受。基于此，促进学生自主分析教室中的常见物品分别是由哪些材料做成的、分别是天然材料还是人造材料、为什么选用这种材料制作等内容，引导学生提出不理解的和还想进一步指导的问题。再如，在“我们穿什么”教学中，教师可引入衣料在服装设计中的应用等美术设计知识，以及如何设计才符合人体力学等物理知识，借助图像、动画等给学生直观形象的展示，鼓励学生运用不同的衣料自由设计服装，加深学生对衣料类型的理解。

4.以问题为导向建立学生问题意识

STEM教育理念下，学生需要通过自主探究、合作学习解决一系列的问题。问题可以来源于教师，也可来源于学生。但由于小学生普遍缺少提出问题的能力，所以教师应当以问题为导向建立学生的问题意识，引导学生将所学内容与生活问题联系在一起，有效地拓宽科学教学的外延。例如，在“用工具测量”教学中，准备好叶的方案。例如，在“种子里面有什么”教学中，学生已经了解了一些关于植物的知识，并且对种子也有了初步的认识，教师可结合学生已有的知识与经验布置如下项目：“通过解剖、浸泡、绘画、观察等方式探索种子里边有什么”“研究种子是怎样长成植物的，并设计相应的实验”。为了保证项目完成过程的探究性，教师大可不必刻意凸显课堂过程的完整性，而应注重问题的探究过程。

6.组织真实情境下的科学教学活动

STEM主张以具体的问题为教学内容，促使学生跨学科的应用所学知识，并在感受的过程中进行体验式学习。对于学生来说，需要置身于真实的情境中获得知识、认识世界。而认知与学习是通过教学活动这一中介体完成的，所以，教师应当组织真实情境下的科学教学活动，促进知识的内化。例如，在“认识固体”教学中组织常见物体的分类活动，一方面能巩固学生对固体、液体的已有认知，另一方面能使学生了解并掌握数学的分类讨论思想。具体活动如下：出示文具盒、铅笔、胶水、尺子、墨水、牙膏、粉笔、大米、大豆等生活常见物品，让学生以小组为单位将这些物体按照固体、液体进行分类，并提问学生“哪些物体是固体？为什么说它们是固体？生鸡蛋、胶水、牙膏、和好的面是固体还是液体？”引发学生争论。

7.促进学生主动建构知识

STEM与建构主义是不谋而合的，两者都指出学习是建构的过程并非接受的过程，认为知识学习离不开与客观环境的互动。由此可见，融STEM理念于科学教学应始终遵循构建主义原则，对于教师来说，不仅需要有效把控各个教学环节，也需要成为意义建构的促进者与帮助者，为学生提供起支撑、承载及链接等作用的支架，保证学生在最近发展区内进行学习并解决问题。在小学科学教学中，教师可提供实验型支架、策略型支架及训练型支架，使学生获得独立完成任务的技能，增强学生对科学知识尤其是隐性科学知识的体悟与理解。

结语

在小学科学教学中创新应用STEM教育理念，教师应当注重学科有效整合，促进学生主动参与课堂教学全过程，提高学生的科学研究积极性。不仅如此，教师还应创造机会鼓励学生灵活地应用各学科知识，不断地增强学科素养适应新课改的要求。

参考文献

[1]楼曙光.基于STEM教育理念的小学科学教学策略[J].中国校外教育，2017（34）：12.

[2]王智红.STEM教育理念对小学科学教学的启示[J].小学教学研究，2017（20）：15-16.

[3]张梦岩.面向STEM教育理念的小学科学课堂的实践与思考——案例：《学做小火箭》[J].科教导刊（中旬刊），2018（10）：134-135.