STEM教育的實踐探索

曹玨杰

STEM教育將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四者有效的融為一體，其在教學(xué)中的應(yīng)用能提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和課堂學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。本文將以STEM教育為主，簡要論述STEM教育在小學(xué)科學(xué)中的實踐應(yīng)用。

STEM教育和傳統(tǒng)教育大不相同，它在小學(xué)科學(xué)課堂上的應(yīng)用能讓教師的課堂教學(xué)達到高效化目的，提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生充分融入科學(xué)學(xué)習(xí)課堂，并對新事物進行勇敢探索。

一、STEM教育

STEM可解釋為Science、Technology、Engineering、Mathematics的組合，即STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四者的合一，STEM教育是這四個方面的整合教育。但它并不僅僅只是這四個方面素養(yǎng)的簡單組合，它還是一個將所學(xué)習(xí)到的學(xué)科知識轉(zhuǎn)化為探索世界動力的過程，它強調(diào)提高學(xué)生在面對問題時的解決能力。從未來長遠的發(fā)展來看，STEM教育將在很長一段時間內(nèi)成為教育發(fā)展的主要趨勢，它能幫助學(xué)生在進行跨學(xué)科知識融合的同時，打好扎實的學(xué)科知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ);并以學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的問題進行引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和問題解決能力。由此可見，STEM教育在小學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性。

二、小學(xué)科學(xué)中STEM教育的實踐

（一）確認問題，了解需求

在小學(xué)科學(xué)教材中，有一個單元學(xué)習(xí)主題為“植物”。STEM課“制作植物模型”是這一單元的拓展和延伸，通過植物模型的制作也能讓學(xué)生更有效地進行學(xué)習(xí)，深入了解學(xué)習(xí)內(nèi)容。“制作植物模型”不僅是將這一單元的知識進行總結(jié)，也是STEM教育在小學(xué)科學(xué)課程中實踐的一次嘗試。在植物模型制作中，除了要求學(xué)生能通過植物模型來解釋植物的各種結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)部是如何運轉(zhuǎn)的，還要求學(xué)生能以數(shù)學(xué)知識簡要分析模型制作的成本，在這個過程中會涉及科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面的內(nèi)容。所以，要想STEM教育能有效實踐，首先需要確認問題，了解需求。雖然植物模型制作的目標(biāo)很明確，是為了通過模型來了解植物的各種結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)部如何運轉(zhuǎn)，但目標(biāo)完成步驟就不夠清晰了。因此，教師要幫助學(xué)生確認問題，慢慢摸索出目標(biāo)的完成步驟，并讓學(xué)生知道這一項目較為復(fù)雜，一個人完成難度較大，可通過小組之間合作完成，并在價格、材料方面進行限制，讓學(xué)生有一個大概的范圍進行選擇，讓學(xué)生知道制作的模型達標(biāo)要求是什么。通過一步步分析，讓學(xué)生明確完成目標(biāo)的步驟，了解自己首要需求是什么，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）初步設(shè)計，開始建模

在明確學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生進行初步設(shè)計，開始建模工作的第一步。設(shè)計方案是模型建造的重要步驟，而模型又是學(xué)生想法的呈現(xiàn)。因此這就需要學(xué)生借助想象力在腦海中有一個“怎么做”和“如何做”的概念，然后將其想法串聯(lián)起來形成設(shè)計方案。教師可以先讓學(xué)生在小組內(nèi)進行探討，交流自己的想法，對植物的根、莖、葉進行初步分析，指出哪些部分的活動可以直接觀察到，確定果實、種子、根、莖、葉等部分的制作材料，并對所選用的材料進行成本價格核算，由此一步步確定設(shè)計方案，讓植物模型的制作有一個大概的框架。由此畫出模型的草圖，配以簡單的文字說明，表達出自己的想法，并在實際建模過程中將自己的想法進行實現(xiàn)，同時對草圖中每一建模步驟的先后順序進行標(biāo)注，并對小組內(nèi)部的人員進行合理分工，從而展開建模工作。

（三）制作模型，解決問題

在小學(xué)生植物模型制造過程中，始終強調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式不是被局限在一個范圍內(nèi)的，是較為開放的，并且模型的制造就是為了最終問題的解決。因此，學(xué)生在模型制造過程中沒有條條框框的約束，可以依照細節(jié)的想法，結(jié)合設(shè)計方案以探究的形式對模型的制作進行擺弄。學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計方案選擇合適的模型材料進行初步嘗試，教師在學(xué)生初步嘗試過程中要不斷鼓勵學(xué)生進行大膽的想象和推測，多角度地去嘗試自己的創(chuàng)意，以多種材料來進行嘗試，尋求最符合制作要求的材料。在嘗試過程中，學(xué)生會遇到許多不同的情況，這時候成員就可以一起幫忙記錄下來，并對原有設(shè)計方案不合適的地方進行更改，而后根據(jù)所記錄的情況選擇最合適的材料，并利用記錄的信息來作最終的結(jié)果匯報。

（四）交流展示，加強理解

STEM教育一般都是采用小組合作的形式開展，在此過程中，師生之間的交流是極其重要的。在設(shè)計方案初步制定階段，教師鼓勵學(xué)生多去尋求解決方法，以此促進各種想法的產(chǎn)生，讓學(xué)生能做到有效交流，發(fā)揮無限的可能性。最后在植物模型制作完畢后又讓學(xué)生進行模型的展示，并由制作小組進行思路的講解和模型材料的分析，充分顯示了學(xué)生的思維過程，讓學(xué)生的觀點、想法得到充分交流，并在交流展示過程中進一步理解科學(xué)的概念，加強小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)效果，達到學(xué)習(xí)目的。

三、結(jié)語

在小學(xué)科學(xué)“制作植物模型”STEM課中，STEM教育得到了充分的發(fā)揮，其技術(shù)性、體驗性、設(shè)計性都在模型制作過程中被展現(xiàn)出來，并且在模型制作中還充分體現(xiàn)除了STEM教育的跨學(xué)科、協(xié)作性的特點，讓小學(xué)科學(xué)教學(xué)效果得到了極大的提升，提升了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量。

【作者單位：淮安生態(tài)文化旅游區(qū)楓香路小學(xué)??江蘇】