小學(xué)科學(xué)STEM教學(xué)策略探微

薛夢

摘要：STEM是一種開放融合的教育理念，既注重學(xué)科的整合，也關(guān)注科學(xué)與工程設(shè)計、技術(shù)思維、數(shù)學(xué)思想的整合，這對傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)模式提出了挑戰(zhàn)。STEM教育理念為我們的科學(xué)教育注入了新內(nèi)涵，為小學(xué)科學(xué)教學(xué)開辟了新路徑。

關(guān)鍵詞：STEM教育? 科學(xué)教學(xué)? 項(xiàng)目? 探究

STEM教育興起于上世紀(jì)八十年代的美國，其宗旨在于推進(jìn)國民的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。STEM教育倡導(dǎo)將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)實(shí)施融合，利用跨學(xué)科的綜合知識與能力解決真實(shí)性問題。筆者在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中致力于STEM教育理念的滲透，將小學(xué)科學(xué)與STEM教育融為一體，為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)注入新動力，現(xiàn)將STEM教育理念輝映下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略與大家分享。

一、優(yōu)選項(xiàng)目，彰顯融合思想

STEM教育整合了科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)學(xué)科，具有融合性、實(shí)踐性、技術(shù)性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)，包含了參與、探究、解釋、建造、引申、評價等環(huán)節(jié)。STEM教學(xué)實(shí)際上是基于實(shí)踐的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動，因此項(xiàng)目的選擇就成了首要任務(wù)。

STEM項(xiàng)目的選擇相當(dāng)重要，設(shè)計應(yīng)彰顯融合思想，體現(xiàn)學(xué)科知識的融合，動手與動腦的融合。并不是所有的科學(xué)內(nèi)容都可以設(shè)計成STEM教育的，有些內(nèi)容就不適合開展STEM活動，譬如顯微鏡下的世界、遺傳與變異、探索宇宙等內(nèi)容與STEM的融合度較小，不便開發(fā)為STEM教育項(xiàng)目。STEM項(xiàng)目必須是實(shí)踐性活動，但并非簡單的手工制作，而要具有一定的挑戰(zhàn)性，要能夠涉及到工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)等內(nèi)容。當(dāng)然，在科學(xué)教材中選擇適宜的內(nèi)容時，還要根據(jù)需要對教材做必要的調(diào)整與改進(jìn)，以提升學(xué)科的融合度。例如，在教學(xué)教科版六年級上冊《用紙?jiān)煲蛔皹颉薄芬徽n時，筆者覺得“造一座橋”是一個非常好的STEM項(xiàng)目，于是將該課設(shè)計成STEM活動。為了符合STEM課程要求，筆者對原有科學(xué)教材和教學(xué)目標(biāo)稍作變動，把課題改為《我的“給力”橋》，要求學(xué)生建造出堅(jiān)固、美觀、承重力強(qiáng)、通行便利且環(huán)保節(jié)能的橋，既提出了制作的工程及技術(shù)要求，同時要求學(xué)生在建造前先合理考慮材料的選擇、用材數(shù)量、形狀結(jié)構(gòu)。

二、巧妙呈現(xiàn)，激發(fā)探究興趣

探究既是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式，也是STEM教育的主要特征。STEM科學(xué)教學(xué)是基于科學(xué)問題的探究，講究問題的真實(shí)性，同時強(qiáng)調(diào)其趣味性，這樣才能有效激發(fā)學(xué)生探究的參與性。STEM教學(xué)的第一個環(huán)節(jié)是讓學(xué)生熟悉學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，調(diào)動學(xué)生好奇心，激發(fā)學(xué)生參與活動的興趣。為此，要考慮問題呈現(xiàn)的方式，把學(xué)習(xí)項(xiàng)目巧妙展示給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

例如，在上《我的“給力”橋》一課前，筆者布置孩子們收集自己在旅游過程中拍攝的各種各樣的橋的照片，組織他們利用媒體展示各種各樣的橋，“石拱橋”“斜拉橋”“ 懸索橋”“鋼構(gòu)橋”……當(dāng)孩子們沉浸于各種橋的時候，筆者組織他們暢談對橋的觀察與認(rèn)識、想法：橋的日新月異、橋提供的便捷、橋的美觀……與此同時，筆者又呈現(xiàn)了各種“斷橋”的照片及引起的相關(guān)事故，前后的對比引起學(xué)生深深的感嘆、惋惜、驚訝。至此，筆者才引入主題，假如讓你設(shè)計一座給力的橋，你會作好哪些準(zhǔn)備？作何考慮？聽說自己動手做橋，學(xué)生個個興奮不已，躍躍欲試。就這樣，基于學(xué)生的生活經(jīng)歷，利用真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，將建造橋的任務(wù)巧妙地呈現(xiàn)出來，激發(fā)了學(xué)生設(shè)計建造橋梁的興趣。

三、匯聚眾智，設(shè)計創(chuàng)意方案

俗話說：“人心齊泰山移?！焙献鲄R聚了眾人智慧，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。還以教學(xué)《我的“給力”橋》一課為例，在向?qū)W生宣布了“造橋”之后，筆者趁著學(xué)生的興奮勁兒，向?qū)W生提出明確的活動目標(biāo)：“小組合作建造堅(jiān)固、美觀、承重力強(qiáng)、通行便利且環(huán)保節(jié)能的橋?！边@一具有較高難度要求的活動任務(wù)，反而激起了學(xué)生的斗志，他們欣然接受任務(wù)，一個個迫不及待地動手制作。而筆者深知“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，只有根據(jù)探究問題提出合理猜想或假設(shè)，才會深入思考，明確目標(biāo)，擬定合理的計劃，從而動手探究。于是，筆者將學(xué)生分為六人小組，每組成員先各自設(shè)計建造橋的方案，然后組內(nèi)討論交流，拿出一張滿意的設(shè)計圖、一套滿意的方案。每個學(xué)生開動腦筋，將各學(xué)科之間建立關(guān)聯(lián)，調(diào)用已有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計出給力的橋。他們先將自己心儀的橋的造型所需材料在圖紙上畫了出來;接著圍繞“橋的形狀與承重關(guān)系、美觀、牢固度、如何運(yùn)用較少的材料體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保”，進(jìn)行了組內(nèi)討論，將各自的意見進(jìn)行交換。他們認(rèn)為橋面應(yīng)寬、橋墩應(yīng)高、應(yīng)盡量用框架結(jié)構(gòu)，這樣既可以減少風(fēng)阻又可以節(jié)約材料?；讵?dú)立設(shè)計前提下的合作，使得方案愈加成熟且更具創(chuàng)意，有效地發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新潛能、探究及合作意識。

四、親歷實(shí)踐，建造工程框架

建造工程框架是一個實(shí)踐操作過程，即把方案設(shè)計變?yōu)檎鎸?shí)框架。“兒童是天生的工程師”，他們以動手實(shí)踐或觀察的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過親歷實(shí)踐的過程更能幫助他們獲得解決問題的能力。在運(yùn)用勞動技術(shù)，開展工程建造過程中，教師要為學(xué)生提供一定的資源保障和技術(shù)支持，為學(xué)生的框架學(xué)習(xí)保駕護(hù)航。在各組學(xué)生得出方案后，筆者為學(xué)生提供了各種建造器材，有鐵絲、塑料棒、塑料塊、舊報紙、棉線、意大利面等。各組學(xué)生在建造橋的過程中分工合作，有的負(fù)責(zé)搭建框架，有的負(fù)責(zé)粘貼連接，有的負(fù)責(zé)檢測再修改?？紤]到承重與堅(jiān)固實(shí)用，很多小組嘗試選用鐵絲，雖然鐵絲容易彎折設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)，但同時又面臨新的問題，如何將鐵絲進(jìn)行連接呢？這時筆者拿出電烙鐵，在安全使用的前提下，學(xué)生們的實(shí)踐操作如虎添翼。為了做到最大程度的承重抗壓，學(xué)生們嘗試使用拱形結(jié)構(gòu)支撐橋面，同時還充分運(yùn)用電烙鐵，在拱形與橋面之間的空隙中焊接了幾個圓形結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加承重能力。又如對意大利面的使用，孩子們運(yùn)用熱熔膠進(jìn)行雙層粘連，線與線的粘連、點(diǎn)與面的連接、面與面的粘連，這些都在他們的親歷實(shí)踐中得以優(yōu)化。孩子們沉浸其中，越發(fā)有干勁。這些活動更讓學(xué)生在已有認(rèn)知和技能水平的基礎(chǔ)上，獲得了使用工具解決生活實(shí)際問題及制作產(chǎn)品的經(jīng)歷和體驗(yàn)。

五、測試調(diào)整，促成技術(shù)優(yōu)化

“設(shè)計是質(zhì)量的源頭，質(zhì)量是成功的保障?！蹦景粞由炝巳说氖直坶L度，石塊增強(qiáng)了人的拳頭硬度，木棒和石塊組合變成了石錘，這就是遠(yuǎn)古文明。隨著文明的進(jìn)展，人類不斷創(chuàng)新與發(fā)展，而一件產(chǎn)品是否成功關(guān)鍵看它的質(zhì)量，質(zhì)量監(jiān)控是工程上的一個要求，也是對技術(shù)的一種檢驗(yàn)，用客觀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量測試，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)而更能優(yōu)化技術(shù)。

測試調(diào)整是STEM活動重要的一環(huán)，旨在讓學(xué)生學(xué)以致用，充分應(yīng)用工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等綜合能力，去檢測和優(yōu)化產(chǎn)品，并培養(yǎng)其質(zhì)量意識、審美意識和安全意識。在學(xué)生建造橋結(jié)束后，筆者組織學(xué)生及時進(jìn)行作品展示、交流及測試。在選用同樣的測試物，統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn)，公平測試后，學(xué)生便自覺進(jìn)入調(diào)整重建的環(huán)節(jié)，他們會自發(fā)對原有設(shè)計進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。各組學(xué)生反復(fù)測試調(diào)整，不斷優(yōu)化完善，用具體承重數(shù)據(jù)進(jìn)行量化比較?！八麄兊乃芰蠘虺兄亓υ趺幢任覀兏鼜?qiáng)？”測試過后，一小組成員提出問題。隨后，他們從橋墩入手，在橋墩與橋墩之間再增加三角形框架，進(jìn)一步分解受力，增加承重能力?！拔覀冊僭囋囋黾訋赘?，看看能否進(jìn)一步提高斜拉橋的承重？”“我們的熱熔膠用量明顯比他們小組用得多，看來連接技術(shù)有待提高，在以后的設(shè)計中我們更要注重節(jié)能環(huán)保?。　薄?/p>

從科學(xué)教育到STEM教育是一種教育理念的嬗變，無論對教師還是學(xué)生，都提出了更高的要求，讓我們借助STEM教育的東風(fēng)，尋找科學(xué)與STEM的融合點(diǎn)，賦予科學(xué)教學(xué)新的內(nèi)涵。