基于小學(xué)科學(xué)課程標準的STEM教育實踐研究

姜春霄

STEM教育強調(diào)多學(xué)科的交叉融合。其中科學(xué)（S）在于認識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)（T）和工程（E）是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，實現(xiàn)對自然界的控制和利用，解決社會發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學(xué)（M）則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具?？茖W(xué)是STEM教育的重要組成部分[1]。在科學(xué)課堂上開展STEM教育不僅能有效拓展科學(xué)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容與資源，也能為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力提供更好的平臺。

在小學(xué)階段開展STEM教育，需要考慮小學(xué)生的特點。STEM教育倡導(dǎo)從多學(xué)科角度看待與分析問題，并運用多學(xué)科知識解決真實問題。而以小學(xué)科學(xué)課程為載體，基于小學(xué)科學(xué)課程標準設(shè)計和開發(fā)STEM課程，更容易契合學(xué)生的發(fā)展水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，基于課程標準的STEM教育也是對科學(xué)課堂的深化和拓展。STEM教育強調(diào)基于真實問題情境，學(xué)生面臨的可能是劣構(gòu)、復(fù)雜的學(xué)習(xí)問題，需要把問題轉(zhuǎn)化為可操作的項目，而學(xué)習(xí)也將發(fā)生在解決問題和完成項目的過程中。教師要引導(dǎo)學(xué)生像工程師一樣思考、設(shè)計和制作。

一、深挖教材，創(chuàng)設(shè)真實的劣構(gòu)問題情境

STEM也可以視為一種以項目式學(xué)習(xí)和真實問題解決為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式。問題是跨學(xué)科知識與技能的連接點，而真實的情境是學(xué)生進行跨學(xué)科知識遷移的支架，因此創(chuàng)設(shè)真實的問題情境是STEM教育的開端。實施基于小學(xué)科學(xué)課程標準的STEM教育，可以借助科學(xué)教材，思考教學(xué)內(nèi)容在實際生活中的應(yīng)用，以及該部分內(nèi)容可以結(jié)合其他學(xué)科解決生活中的什么問題，通過這種方法創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生水平的劣構(gòu)問題情境。也可以從生活實際出發(fā)，依據(jù)課程標準，分析生活中的一些具體問題需要用到哪些學(xué)科的知識來解決，設(shè)計成適合學(xué)生探究的問題。比如，通過學(xué)習(xí)科學(xué)教材中“聲音的秘密”單元，學(xué)生了解了聲音的產(chǎn)生及傳播等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，可聯(lián)系學(xué)生的實際生活，開發(fā)“校園規(guī)劃之防治噪聲”的STEM課程，使學(xué)生可以應(yīng)用自己所學(xué)的有關(guān)聲音的知識，解決防治校園噪聲的實際問題。再比如，在學(xué)習(xí)了“有趣的浮沉現(xiàn)象”后，可以融合數(shù)學(xué)課“測量不規(guī)則物體體積”的內(nèi)容，探索測量不規(guī)則塑料玩具體積的方法等。

二、恰當(dāng)設(shè)計，提供深度思維的抓手

STEM教育的顯著特征之一是能激發(fā)學(xué)生深度思考和創(chuàng)新思維，但這不是憑空產(chǎn)生的，需要教師的有效啟發(fā)，要有思維的抓手。針對學(xué)生問題解決過程中可能遇到的困難，教師要提供能支持學(xué)生深度思維“攀爬”的抓手，使學(xué)生能在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)開展學(xué)習(xí)并解決問題。所以，教師要設(shè)計恰當(dāng)?shù)慕鉀Q問題的腳手架，這是開展STEM教育必不可少的。腳手架既能給學(xué)生解決問題提供一定的思路，也是他們進行頭腦風(fēng)暴的依據(jù)。比如，在“校園規(guī)劃之防治噪聲”項目中，可用思維導(dǎo)圖的方式幫助學(xué)生梳理不同噪聲的來源以及防治噪聲的方法;在“搭建凳子”項目中，則可以提供生活中各種各樣的承重結(jié)構(gòu)，給學(xué)生以啟迪。

三、合理選材，物化思維成果

基于項目式學(xué)習(xí)的STEM教育強調(diào)學(xué)生的動手制作。通過制作，學(xué)生手腦并用，可將前期的思考成果用實物的形式表現(xiàn)出來。在制作中，學(xué)生將再次經(jīng)歷深度思考和思維碰撞的過程。在這一環(huán)節(jié)，教師在選擇制造材料時需要把握兩個原則。一是材料的適用性。要選用切合主題、易于操作的制作材料，既能幫助學(xué)生簡捷地物化自己的思維成果，又可防止繁瑣的材料分散學(xué)生的精力。二是材料的多樣性。應(yīng)盡量提供不同種類的材料供學(xué)生選擇，支持學(xué)生以發(fā)散性思維解決問題，并鼓勵作品的多樣化。如在“搭建凳子”的項目中，教師給學(xué)生提供了牙簽和水果軟糖，學(xué)生只能用有限的材料來制作承重模型。簡單方便的制作材料既能體現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計思路，又可支持學(xué)生不斷修正與完善作品，收到了較好的效果。在“校園規(guī)劃之防治噪聲”項目中，給學(xué)生提供了多種多樣的材料供學(xué)生選擇，如各種綠植、吸聲棉、彩色卡紙、警示牌、建筑模型等，學(xué)生最后呈現(xiàn)的作品也各有千秋。

四、靈活評價，指出努力的方向

STEM教育具有跨學(xué)科、綜合性等特征，評價學(xué)生的STEM素養(yǎng)或跨學(xué)科思維能力應(yīng)采取更加靈活的方式。過程性評價強調(diào)在完成任務(wù)或作品的過程中評價學(xué)生的表現(xiàn)，注重評價學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和團隊協(xié)作能力。STEM教育評價可以結(jié)合過程性評價和終結(jié)性評價兩種方式，以更加真實全面地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成就[2]。因此，評價指標的設(shè)計很重要，通常包括兩大部分。一是對作品的評價，通過對學(xué)生作品表現(xiàn)的觀察和判斷來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成就，凸顯學(xué)生的思維成果及動手制作的效果。二是對合作學(xué)習(xí)的評價，包括成員學(xué)習(xí)的參與度與各自承擔(dān)的責(zé)任。應(yīng)在制作環(huán)節(jié)之前就向?qū)W生展示評價指標（或量規(guī)），這樣可以為學(xué)生指出制作過程中努力的方向，知道怎樣做才算成功。如“搭建凳子”項目，用學(xué)生搭建的結(jié)構(gòu)是否能承受指定橡皮的重量來進行評價;在“校園規(guī)劃之防治噪聲”項目中，用防治噪聲措施的數(shù)量作為主要的評價等。

五、自主展示，彰顯學(xué)生個性

在STEM教學(xué)或活動中，自主展示通常是最后一個環(huán)節(jié)。學(xué)生將以學(xué)習(xí)團隊為單位講解并展示自己的作品。通過展示，學(xué)生要對團隊的思維過程以及成果進行說明，既可體現(xiàn)合作學(xué)習(xí)的成果，又鍛煉了表達能力。除了學(xué)生的自主展示外，教師還可以通過啟發(fā)性問題，拓展學(xué)生交流的深度與廣度。比如：你對這一作品的得意之處是什么？你在制作過程中遇到了什么困難？問題要能夠啟發(fā)學(xué)生之間的深度交流，并為后續(xù)的團隊學(xué)習(xí)和合作提供經(jīng)驗。

STEM教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的研究與實踐已經(jīng)開展得如火如荼，但在我國仍然處于初級階段。如何合理地設(shè)計與實施課程，使STEM教育不流于形式并收到良好效果，仍需在不斷實踐中進行探索與反思。

參考文獻

[1]吳逢高，滕海川.STEM教育促進小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)變革實踐研究[J].教育科學(xué)論壇，2018（11）：78-80.

[2]趙慧臣.美國北卡羅來納州中學(xué)STEM學(xué)校的教學(xué)設(shè)計及其啟示[J].中國電化教育，2017（2）：47-54.

（責(zé)任編輯 ? 郭向和）