在學(xué)生的生活中開發(fā)STEM課程資源

韓梅玲

“不登高山，不知天之高也;不臨深溪，不知地之厚也?！笨茖W(xué)很精彩，實(shí)踐最根本?？茖W(xué)是一門綜合性的自然學(xué)科，源于生活，服務(wù)于生活?？茖W(xué)的學(xué)習(xí)是小學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)并能用所學(xué)的科學(xué)方法、科學(xué)知識，解釋生活中常見的自然現(xiàn)象，解決現(xiàn)實(shí)中遇到的簡單問題?？茖W(xué)的學(xué)習(xí)倡導(dǎo)跨學(xué)科的交叉式、相融性學(xué)習(xí)。STEM教育理念促使科學(xué)與學(xué)生生活深度融合，在解決具體問題的項(xiàng)目驅(qū)動下，激發(fā)學(xué)生的濃厚興趣，激起學(xué)生挑戰(zhàn)的欲望。在經(jīng)歷一系列探究過程中，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力，為他們終身學(xué)習(xí)、發(fā)展打好基礎(chǔ)。教師在立德樹人這一根本任務(wù)中，需要站得更高，看得更遠(yuǎn)，想得更深，做得更多。

小學(xué)科學(xué)教師的教育對象是小學(xué)生，小學(xué)生的特點(diǎn)是腦袋中的問題多，動手探究欲望強(qiáng)。那么采用何種方法能夠把握小學(xué)生的身心特點(diǎn)來促進(jìn)其科學(xué)學(xué)習(xí)呢？我們得變方式、變思維、變技術(shù)、變心態(tài)，嘗試運(yùn)用STEM教育理念，以接地氣的方式，深度融合科學(xué)和學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)好小學(xué)生對大自然、對生活與生俱來的好奇心和探究欲望。

一、樹立STEM理念，實(shí)現(xiàn)知識的遷移

小學(xué)科學(xué)是一門綜合性課程，注重科學(xué)知識學(xué)習(xí)與生活經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識之間的滲透、聯(lián)系、交叉，強(qiáng)調(diào)科學(xué)課程與其他課程之間的互動。但在分科教育的大環(huán)境下，課堂設(shè)計(jì)的問題也只是與應(yīng)用課堂所學(xué)相關(guān)，造成了知識的隔離，脫離了生活。但現(xiàn)實(shí)生活的問題往往是開放性的、復(fù)雜多變的，需要學(xué)生運(yùn)用綜合辯證的方法來看待與從容應(yīng)對。SETM教育理念超越了單一學(xué)科的范疇，注重學(xué)科的交叉教學(xué)和融合教學(xué)，為學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供了多元的可能性。重實(shí)踐、跨學(xué)科，探索實(shí)施STEM教育，將碎片知識有機(jī)整合，將學(xué)科知識滲透通融。鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題，以問題為驅(qū)動，將問題升華為項(xiàng)目活動主題，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，嘗試運(yùn)用觀察、分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法來發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識的遷移和拓展。

二、跨界實(shí)踐，深度融合學(xué)生生活

在現(xiàn)實(shí)生活中，科學(xué)需要依托技術(shù)、數(shù)學(xué)和工程，而工程又要依靠科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、數(shù)學(xué)的應(yīng)用和技術(shù)工具的使用。學(xué)生如何能像科學(xué)家一樣探究問題，像工程師那樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，像數(shù)學(xué)家那樣進(jìn)行邏輯推理，整合各方面的能力，解決實(shí)際問題，創(chuàng)造出新產(chǎn)品，具有適應(yīng)未來的關(guān)鍵能力，部分取決于校內(nèi)如何執(zhí)行STEM融合教育。STEM超越了簡單的測試性能，擺脫了單一的書本知識的傳授，轉(zhuǎn)而面向現(xiàn)實(shí)中的具體問題或項(xiàng)目。

小學(xué)生對周圍世界、自然生活有強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望。這種好奇、好問、好探究的本能是推動學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的內(nèi)在動力，也是個(gè)人學(xué)習(xí)活動得以維持和成功的首要前提。就學(xué)生而言，做到STEM融合學(xué)習(xí)很困難，因此，教師需要提供明確詳盡的指導(dǎo)性方法，如，問題導(dǎo)向性學(xué)習(xí)或是工程設(shè)計(jì)。這些方法都有助于解決問題，為學(xué)生引出STEM綜合教學(xué)模式。

（一）觀察，跨界學(xué)習(xí)的開始

觀察能力，是人們認(rèn)識一切客觀事物和現(xiàn)象的基本能力。在科學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，首先要培養(yǎng)的就是小學(xué)生的觀察能力。觀察太陽、月亮、星星等常見的自然現(xiàn)象，通過模擬，進(jìn)而推理地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，晝夜、四季交替分別與地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)相關(guān)。通過對天氣的觀察，了解大氣運(yùn)動、水循環(huán)等自然現(xiàn)象的成因。通過一年四季、正午時(shí)刻影長的觀察和及時(shí)記錄，學(xué)生可以知道四季的影長變化及其規(guī)律。在觀察過程中，學(xué)生既可以發(fā)現(xiàn)四季晝夜長短的變化規(guī)律，也能夠察覺四季太陽高度的高低變化。通過觀察來描述常見物體的基本特征，辨別生活中的豐富材料，認(rèn)識身邊常見的動物、植物，拍照或是把它們畫下來，進(jìn)一步深入研究。例如，學(xué)生在觀察大樹時(shí)，知道了大樹的整體形狀：根類似于曲線型;樹干圓柱形;葉子形狀多種多樣。還知道了根、莖長度之間的比例;根、莖、葉各部分的顏色、作用;根據(jù)大樹年輪可以知道樹木的年齡;根據(jù)樹木枝條的濃密、年輪的疏密，推測南北方向;樹木一年四季的不同狀態(tài)與四季之間的聯(lián)系;大樹被伐倒可以制作成多種產(chǎn)品，如，常見的桌椅板凳、書寫用的紙張等產(chǎn)品。有目的的觀察活動中可同步增加學(xué)生科學(xué)、數(shù)學(xué)、語文、美術(shù)、綜合實(shí)踐等相關(guān)學(xué)科知識。在觀察過程中，既鍛煉了學(xué)生的注意力和專注力，也培養(yǎng)了學(xué)生的描述能力、繪畫能力、推理能力、模擬能力、整合能力等，初步實(shí)現(xiàn)跨界學(xué)習(xí)，讓學(xué)生得到新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）生活，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的孵化基地

我們的學(xué)生更擅長解決有標(biāo)準(zhǔn)答案的“書本試題”，但是真實(shí)生活中的“未知問題”“即時(shí)問題”，學(xué)生怎么發(fā)現(xiàn)、怎么分析、怎么解答呢？我想我們可以嘗試這樣做：將學(xué)生一些具體的、直觀的生活經(jīng)驗(yàn)融入對應(yīng)主題的課程教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生解放思想，拓展思維，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，拔高真實(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)，將生活升華到課本，形成科學(xué)理論知識體系，再將解決問題的思維、方法運(yùn)用于實(shí)際生活，初步解釋或解決真實(shí)世界的實(shí)際問題。例如，學(xué)生在生活中見過許多不同類型的橋，他們發(fā)現(xiàn)：小溪上是平板橋;公園內(nèi)多是拱橋;城市不太寬的河道上面大多是鋼筋混凝土的平橋;高速公路是高架橋;跨江、跨海是鋼索橋。大多橋都采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，這是為什么呢？學(xué)生發(fā)現(xiàn)了問題，這是非常好的開端。此時(shí)，教師應(yīng)以此為基點(diǎn)，充分了解學(xué)情，將學(xué)生對橋已有的知識儲備融入科學(xué)教材有關(guān)橋的單元主題教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從河道的寬窄、車輛行人的需要、材料的需求、地質(zhì)特點(diǎn)、橋梁的承重能力及抗風(fēng)能力、美觀等方面來綜合研究。各小組制定橋梁的研究主題，設(shè)計(jì)研究方案，組內(nèi)、組間論證方案，在優(yōu)化研究方案的基礎(chǔ)上，小組合作研究不同橋梁的優(yōu)點(diǎn)。在研究過程中，會遇到各種各樣的問題，教師在適時(shí)指導(dǎo)的同時(shí)，更需要鼓勵(lì)學(xué)生自己想辦法解決問題。最后組間交流共享，完善各自的研究成果。在研究基礎(chǔ)上，教師布置造橋任務(wù)：設(shè)計(jì)一座結(jié)實(shí)的橋梁，材料不限。具體的流程如下：

這個(gè)研究主題還沒有結(jié)束，我們可以接著提升造橋任務(wù)的難度，給予學(xué)生挑戰(zhàn)的機(jī)會。如，用一張報(bào)紙?jiān)煲蛔兄?00g的橋。在有了造橋?qū)嵺`的基礎(chǔ)上，學(xué)生認(rèn)為用紙?jiān)鞓虿皇翘y，難的是用一張報(bào)紙?jiān)鞓?，而且是造一座承重力較大的橋。有難度，學(xué)生就有挑戰(zhàn)的欲望。第一個(gè)難題：報(bào)紙?zhí)浟?，材料又少，如何提升?bào)紙的抗彎曲能力？這是學(xué)生面臨的最大挑戰(zhàn)。第二個(gè)難題：兼顧橋梁外形美觀。在解決難題時(shí)，注重學(xué)生討論、構(gòu)思的過程，他們會提出不同的觀點(diǎn)，嘗試驗(yàn)證自己的每一個(gè)想法，在不斷驗(yàn)證的過程中，可能會產(chǎn)生更多、更好的解決方案。當(dāng)學(xué)生的靈感被激發(fā)后，他們會愛上這個(gè)探索的過程。學(xué)生真的像一個(gè)個(gè)數(shù)學(xué)家那樣在計(jì)算，像一個(gè)個(gè)科學(xué)家那樣在實(shí)驗(yàn)，像一個(gè)個(gè)建筑師那樣在設(shè)計(jì)，像一個(gè)個(gè)美學(xué)家那樣在美化，像一個(gè)個(gè)專家那樣在評價(jià)、更新、優(yōu)化各自的橋梁。以上就是將學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)的建橋問題融合于課程，引導(dǎo)學(xué)生一步一步自主構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作、評價(jià)、優(yōu)化完成各項(xiàng)任務(wù)。給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)個(gè)深度體驗(yàn)探究的機(jī)會，關(guān)注學(xué)生高階認(rèn)知及思維的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的設(shè)計(jì)、計(jì)算、測量、審美、分析、合作等綜合能力，真正引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。

（三）探索，開發(fā)STEM課程資源

我們生活在物質(zhì)構(gòu)成的世界中，物質(zhì)總在不停地發(fā)生變化。學(xué)生在生活的真實(shí)情境中，會發(fā)現(xiàn)很多有趣的問題，為自己學(xué)習(xí)“創(chuàng)造機(jī)會”?？茖W(xué)教育與真實(shí)世界緊密聯(lián)系，在生活中解放小學(xué)生的眼睛、頭腦、雙手、嘴巴、空間和時(shí)間，學(xué)生的思維靈性和創(chuàng)造力才能更加活躍。我們教師要具有敏銳的教學(xué)感覺，在遵循小學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)、認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，及時(shí)、適時(shí)地將學(xué)生零散的生活情境中的靈感或是問題與科學(xué)知識有效滲透、整合，進(jìn)而拔高、升華。通過將生活經(jīng)驗(yàn)遷移到新的知識領(lǐng)域中，使形成的STEM課程資源與學(xué)生的生活內(nèi)容高度契合。當(dāng)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)成為開展學(xué)習(xí)的資源包后，我們就有了一系列具有地域特點(diǎn)、人文特色、校園本色的STEM課程資源，如，《我們的太陽能熱水器》《制作小賽車》《有趣的過山車》《紙飛機(jī)》《小電話》《種子拼貼畫》《潛艇》《小小飛行器》《我們的橋》《優(yōu)美的吉他》《小桿秤》《天氣日歷》《樹葉造型設(shè)計(jì)》等課。各個(gè)年級都初步積累了一定數(shù)量的源于學(xué)生生活的STEM課程資源。

三、知行合一，聚焦學(xué)生核心素養(yǎng)

生活即教育，在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)知行合一。書本中是生活，生活中有教育，這才是我們倡導(dǎo)的活的教育。不論是學(xué)生的生活力、學(xué)習(xí)力、自制力還是創(chuàng)造力，都指向?qū)W生的生活及具備的基本生活技能。我們的科學(xué)是一門自然學(xué)科、綜合學(xué)科，教師要運(yùn)用教學(xué)智慧，基于學(xué)生需要，以學(xué)生當(dāng)下的生活與經(jīng)驗(yàn)為核心，挖掘生活里的知識，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品格，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，有利于學(xué)生走向人生的征程，成為科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、技術(shù)師、工程師等時(shí)代的開拓者。