STEM教育與小學(xué)科學(xué)有效融合的教學(xué)策略

厲雪蘭

隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，我國的科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)都得到了飛速的發(fā)展，在此背景下，對學(xué)生的科學(xué)教育也提出了更高的要求。我國自小學(xué)教育階段就開設(shè)了科學(xué)課程，目的正是為了傳授學(xué)生科學(xué)知識以及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)然，小學(xué)科學(xué)教學(xué)工作在開展中也應(yīng)當(dāng)要采取一定的先進(jìn)策略，這樣才能夠提高教學(xué)效率，真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育的目的。實(shí)踐證明，將STEM教育融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，是提高教學(xué)效率的有效途徑。

我國社會在發(fā)展進(jìn)程中，對STEM領(lǐng)域人才的需求越來越高，因此無論是哪個階段的教育，都越來越重視對STEM領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)這四門學(xué)科的集合，從教育角度上來看，STEM教育有著很高的應(yīng)用價值。尤其是將STEM教育和小學(xué)科學(xué)融合為一體，可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。不過，由于我國引入STEM教育較晚，對STEM教育的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)尚不足，并且即使是在國外，STEM教育也僅處于發(fā)展初期，所以從總體上而言，STEM教育和小學(xué)科學(xué)有效融合的教學(xué)策略仍有待進(jìn)一步探索和實(shí)踐。筆者聯(lián)系多年小學(xué)科學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對STEM教育和小學(xué)科學(xué)有效融合的教學(xué)策略談幾點(diǎn)看法，僅作拋磚引玉之用。

一、STEM教育的概念及發(fā)展背景

“STEM”一詞起源于美國，其中“S”“T”“E”“M”四個字母分別指的是“Science”“Technology”“Engineering”“Math”，即“科學(xué)”“技術(shù)”“工程”“數(shù)學(xué)”，因此顧名思義，STEM教育即是以這四門學(xué)科為基礎(chǔ)的一種跨學(xué)科教育模式。人類社會進(jìn)入21世紀(jì)以來，科學(xué)和工程成了為國家創(chuàng)造財(cái)富的主要動力，在此背景下，人們對科技創(chuàng)新愈來愈重視，因此，對STEM領(lǐng)域人才的需求也與日俱增。美國政府由于看到本國中每年畢業(yè)于STEM相關(guān)專業(yè)的學(xué)生數(shù)量不斷減少，所以投入了大量的人力、物力及財(cái)力來支持STEM教育，以培養(yǎng)更多的STEM領(lǐng)域人才，增強(qiáng)國家在全球化進(jìn)程中的核心競爭力。所以，美國教育界率先開發(fā)并實(shí)踐了一系列STEM課程項(xiàng)目，并取得了一定的成果。其后，STEM教育逐漸傳到全球，包括我國。我國教育部于2016年出臺了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，其中明確指出：“有效利用信息技術(shù)推進(jìn)‘眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備重視信息安全、遵守信息社會倫理道德與法律法規(guī)的素養(yǎng)?！贝撕螅谖覈母鱾€教育階段，紛紛開始進(jìn)行STEM教育實(shí)踐。

二、我國小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展現(xiàn)狀

小學(xué)科學(xué)課是小學(xué)教育中的一門重要素質(zhì)教育課程，自我國新課程改革以來，對小學(xué)科學(xué)教學(xué)工作的重視程度日漸提高。2001年7月，我國教育部為響應(yīng)“科教興國”戰(zhàn)略而頒布了《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》，給我國的科學(xué)教育指明了新的發(fā)展方向。《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中明確規(guī)定：小學(xué)科學(xué)課程是小學(xué)高年級開設(shè)的一門基礎(chǔ)教育課程。相較于小學(xué)其他課程而言，小學(xué)科學(xué)課主要是以培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為宗旨，屬于一門科學(xué)啟蒙課程。小學(xué)科學(xué)課倡導(dǎo)讓學(xué)生親自探究，激發(fā)學(xué)生的求知欲與興趣，挖掘?qū)W生的潛能，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。不過，受我國應(yīng)試教育模式的影響，目前部分小學(xué)院校對小學(xué)科學(xué)教育的重視程度仍舊不足，同時由于教學(xué)資源的缺乏、教學(xué)方法的落后以及師資力量的不足，導(dǎo)致了小學(xué)科學(xué)教學(xué)整體效率較低。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的緊迫需求，未來我國應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提高對小學(xué)科學(xué)教育的重視，不斷引進(jìn)新的教學(xué)方法，增強(qiáng)教學(xué)資源與師資力量，以更好地實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)教育目標(biāo)，為我國STEM領(lǐng)域人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、STEM教育和小學(xué)科學(xué)有效融合的教學(xué)策略

（一）加強(qiáng)教學(xué)的實(shí)踐性

小學(xué)科學(xué)課本身就是一門具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，所以STEM教育和小學(xué)科學(xué)的融合也應(yīng)當(dāng)要重視實(shí)踐性。例如，在《斜面》這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以先給學(xué)生提問：斜面有什么作用？然后讓學(xué)生們通過親自試驗(yàn)對比垂直向上拉某物體的力和沿斜面向上拉某物體的力的大小，從而探索出答案：斜面具有省力的作用。接著，教師可以進(jìn)一步提出更加深入的問題：斜面的坡度與省力的多少有關(guān)系嗎？并讓學(xué)生再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比，探索斜面的坡度對省力的大小的影響。最后，教師還可以讓學(xué)生自主提出更多的問題，如：斜面提升的高度對省力的多少有影響嗎？斜面的長度對省力的多少有影響嗎？這樣的問題能夠充分發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生在實(shí)踐中自主探索出答案，非常符合STEM教育的理念。

（二）設(shè)計(jì)趣味性的教學(xué)環(huán)節(jié)

俗語有云：“興趣是孩子最好的老師?！贝搜圆患佟Ｅd趣的激發(fā)即是學(xué)習(xí)積極性的激發(fā)，所以在應(yīng)用STEM教育開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)通過給學(xué)生設(shè)計(jì)趣味性的教學(xué)環(huán)節(jié)，來激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣。例如，在《日食和月食》這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以選一名學(xué)生到講臺上舉起一顆小球當(dāng)月亮，另一名學(xué)生到講臺上舉起一顆大球當(dāng)?shù)厍?，另外將教室里亮著的一盞燈泡當(dāng)作太陽，然后讓舉小球的學(xué)生圍著舉大球的學(xué)生轉(zhuǎn)，代表月亮圍著地球轉(zhuǎn)，而當(dāng)燈光、小球、大球三者在同一直線上時，詢問舉大球的學(xué)生是否能夠看到“太陽”;此時舉大球的學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己看不到太陽，講臺下坐著的其他學(xué)生也會發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，就此教師即可引出“月食”的知識。在這一過程中，學(xué)生仿佛只是做了一場游戲，順便學(xué)習(xí)到了一個知識，整堂課感到非常輕松、快樂，于是他們就會發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)科學(xué)原來是這么一件有意思的事情，而并非自己想象中的枯燥、乏味，進(jìn)而就會愛上科學(xué)。可見，興趣是發(fā)揮學(xué)生主動性的關(guān)鍵要素，只有讓學(xué)生帶著對科學(xué)的濃厚興趣去進(jìn)行學(xué)習(xí)，才能夠使其深刻地體會到學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，從而提高學(xué)習(xí)效率。

（三）根據(jù)學(xué)生的個體差異開展教學(xué)

每個學(xué)生都是不同的個體，他們有著自己的性格和特長，所以教師在對待他們之時不能一概而論，而應(yīng)當(dāng)尊重學(xué)生的個性，根據(jù)學(xué)生的個體差異開展教學(xué)。我國古代教育家孔子提出的“因材施教”理論，也是這個道理。特別是將STEM教育融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)后，更要充分考慮到學(xué)生的個體差異，根據(jù)學(xué)生理解能力和動手能力的不同來對其設(shè)計(jì)不同難度的教學(xué)內(nèi)容，以保證每個學(xué)生都能夠在學(xué)習(xí)中獲得最大化的收益。同時，這也有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。例如，在《平面鏡改變光的傳播路線》這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以先給學(xué)生們設(shè)計(jì)一個“陽光拐彎”的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然后針對操作能力較強(qiáng)的學(xué)生，讓他們自主獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)即可;而針對操作能力較差的學(xué)生，則從旁指導(dǎo)他們完成實(shí)驗(yàn)。這樣一來，不同能力的學(xué)生均可以順利完成實(shí)驗(yàn)。

（四）設(shè)計(jì)豐富的STEM活動

1.結(jié)合其他學(xué)科設(shè)計(jì)STME活動

STEM教育和小學(xué)科學(xué)的有效融合，還體現(xiàn)在STEM活動的設(shè)計(jì)上。結(jié)合其他學(xué)科設(shè)計(jì)STME活動是最常見的STEM活動形式。小學(xué)科學(xué)課雖然是一門獨(dú)立開設(shè)的課程，但是其知識卻不是獨(dú)立的，而是與其他學(xué)科之間有著十分密切的聯(lián)系。所以，教師可以充分結(jié)合其他學(xué)科，讓學(xué)生基于已有知識，對新知識進(jìn)行自主探索與深入分析。這既有助于開闊學(xué)生的思維，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如，在《簡單機(jī)械》這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以先完成教材中要求的基本教學(xué)任務(wù)：讓學(xué)生理解“距離支點(diǎn)越遠(yuǎn)的物體產(chǎn)生的重力越大”，然后在此基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生通過進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出“動力臂×動力=阻力臂×阻力”這一物理公式假設(shè)，進(jìn)而適時引導(dǎo)學(xué)生建立該數(shù)學(xué)模型。在上述過程中，分別結(jié)合了物理和數(shù)學(xué)知識，充分體現(xiàn)出了STEM教育的特色，同時在提出假設(shè)和實(shí)驗(yàn)探究的過程中，還培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和動手能力，可謂一舉多得。

2.結(jié)合科技比賽設(shè)計(jì)STEM活動

結(jié)合科技比賽設(shè)計(jì)STEM活動是STEM活動的另一常見形式，其主要目的是為了拓寬課堂內(nèi)容，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)研究興趣。近年來，各地面向中小學(xué)生舉辦的各類科技比賽越來越多，作為小學(xué)科學(xué)教師，應(yīng)當(dāng)積極鼓勵和帶領(lǐng)學(xué)生們參與這樣的比賽，尤其要多參加一些團(tuán)隊(duì)比賽，并借機(jī)來設(shè)計(jì)一些STEM活動，讓學(xué)生們一邊發(fā)揮團(tuán)隊(duì)力量，通過合作交流完成比賽任務(wù)，一邊在活動過程中鍛煉動手能力、培養(yǎng)科學(xué)探索精神。

（五）采用QIEIE教學(xué)模式

QIEIE教學(xué)模式是STEM教育和小學(xué)科學(xué)教學(xué)相融合的重要手段，其旨在使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的過程中，通過對知識進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，來加深對知識的理解，并同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新意識。QIEIE教學(xué)模式一般分為五個階段：①問題階段：教師通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，以引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題并分析問題，同時教師幫助學(xué)生澄清問題;②探究階段：學(xué)生以前面提出的問題為主題展開深入探究，并自主設(shè)計(jì)探究計(jì)劃，自主實(shí)施探究過程;③設(shè)計(jì)與建造階段：學(xué)生自主根據(jù)在探究中所得的結(jié)論設(shè)計(jì)解決問題的方案，并建構(gòu)相應(yīng)的模型;④改善階段：學(xué)生自主設(shè)計(jì)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)模型的方法，以用于對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，同時教師從旁加以指導(dǎo)和幫助;⑤評價階段：學(xué)生以小組為單位，通過多元的方式來呈現(xiàn)解決問題的方案，并由教師和學(xué)生共同構(gòu)建評價標(biāo)準(zhǔn)。上述過程充分體現(xiàn)出了學(xué)生的主體地位，并可以最大限度地發(fā)掘出學(xué)生的潛能。

四、結(jié)語

綜上所述，STEM教育是一種跨學(xué)科教育模式，其將科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)四位一體，是培養(yǎng)STEM領(lǐng)域人才的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，通過STEM教育的有效融入，可以大大提升教學(xué)效率，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)從加強(qiáng)教學(xué)的實(shí)踐性、設(shè)計(jì)趣味性的教學(xué)環(huán)節(jié)、根據(jù)學(xué)生的個體差異開展教學(xué)、設(shè)計(jì)豐富的STEM活動以及采用QIEIE教學(xué)模式等方面入手，將STEM教育充分融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中，發(fā)揮出STEM教育的特色，體現(xiàn)出STEM教育的先進(jìn)性。

【作者單位：東陽市千祥鎮(zhèn)中心小學(xué)浙江】