STEM與小學(xué)科學(xué)融合策略例談

朱琛琳

摘要：將STEM教育理念融入到小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，既不用改變科學(xué)教學(xué)現(xiàn)有的知識體系，也不用額外花費(fèi)時(shí)間和精力重新去開發(fā)新的活動(dòng)，還能利用課堂教學(xué)這一主陣地，讓每位學(xué)生在綜合性的項(xiàng)目活動(dòng)中學(xué)習(xí)科學(xué)知識，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。真正發(fā)揮科學(xué)課程中科學(xué)、工程、技術(shù)相融合的綜合性、實(shí)踐性特征，將小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標(biāo)”落到實(shí)處。

關(guān)鍵詞：STEM教育;小學(xué)科學(xué);融合策略

隨著科學(xué)教育在各教育階段日益受到重視，研究者越來越關(guān)注科學(xué)教育在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展中的實(shí)踐性和綜合性作用。特別是在2017年由國家教育部制定的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，在小學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)中明確出現(xiàn)了“科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標(biāo)”這一部分，顯而易見，這是受到了國際上STEM教育的啟發(fā)和影響。

STEM教育進(jìn)入我國年頭不算久，但勢頭卻不小。2014年，上海STEM云中心成立;2015年，江蘇省集中一個(gè)市實(shí)施STEM教育，推進(jìn)中小學(xué)教育創(chuàng)新;2016年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提出“探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。才幾年時(shí)間，這種教育理念已經(jīng)從國家層面得到認(rèn)可和推廣，也得到了各級各類教育科研機(jī)構(gòu)和廣大一線教師的青睞。

雖然STEM教育可以融入到各類學(xué)科教學(xué)中，但從《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中不難看出，小學(xué)科學(xué)是把STEM教育理念融入其中比較合適的學(xué)科之一。筆者從事小學(xué)科學(xué)教學(xué)近20年，從不同渠道的教研活動(dòng)中觀摩過一些STEM課程的教學(xué)，目前主要有兩種形式。

誠如在江蘇省小學(xué)STEM課程建設(shè)推進(jìn)研討活動(dòng)中江蘇省省教科院副院長王國強(qiáng)提到的，小學(xué)階段STEM課程建設(shè)中存在“點(diǎn)綴型”課程，師資弱，課程魚龍混雜、良莠不齊，學(xué)校課程受商業(yè)功利性影響強(qiáng)等問題。如果能將STEM教育理念融入到小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，融入到課堂活動(dòng)中，既不能改變科學(xué)教學(xué)現(xiàn)有的知識體系，也不用額外重新花費(fèi)時(shí)間和精力去開發(fā)新的活動(dòng)，還能利用課堂教學(xué)這一主陣地，讓每位學(xué)生在綜合性的項(xiàng)目活動(dòng)中學(xué)習(xí)科學(xué)知識、培養(yǎng)各項(xiàng)能力，真正發(fā)揮科學(xué)課程中科學(xué)、工程、技術(shù)相融合的綜合性、實(shí)踐性特征。

析因：現(xiàn)有教材編排“神合貌離”

在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，小學(xué)科學(xué)中的教材編排體系一般是每冊設(shè)置四個(gè)單元，每單元以同一個(gè)主題的相關(guān)內(nèi)容分解成7至8課。例如，五年級（上）“沉和浮”單元，以浮力為研究主題，從物體在水中沉還是浮開始研究，到物體所受浮力與什么有關(guān)，再到制作一艘船，結(jié)束整個(gè)單元。這樣的單元安排，源于某個(gè)自然現(xiàn)象引出一串相關(guān)科學(xué)問題，到單元結(jié)尾時(shí)將前面學(xué)習(xí)到的知識通過工程、技術(shù)轉(zhuǎn)化成“制作一般小船”的工程問題。這一單元本質(zhì)上有一條隱形線索，將“沉浮”的科學(xué)問題與“制作小船”的工程問題結(jié)合在一起。這樣的單元還有不少，四年級（下）的“電”、五年級（上）的“運(yùn)動(dòng)和力”、五年級（下）的“熱”，六年級（上）的“形狀與結(jié)構(gòu)”等。

實(shí)際教學(xué)中，筆者總感覺整個(gè)單元的科學(xué)知識與工程技術(shù)明顯成分離狀態(tài)，單元前段，科學(xué)問題之間雖然有一定關(guān)聯(lián)，但以小學(xué)階段學(xué)生的知識水平和知識整合能力來看，將前后知識關(guān)聯(lián)起來統(tǒng)一到一個(gè)科學(xué)概念下是有困難的;單元最后，再把這些稍顯零碎的知識運(yùn)用到解決工程問題上時(shí)，學(xué)生在設(shè)計(jì)制作中需要調(diào)動(dòng)前面所學(xué)，需要較系統(tǒng)地解決實(shí)際問題，這之間就出現(xiàn)了知識零碎、學(xué)無以致用的困境。

突破：改變理念，化零為整

特級教師曾寶俊在他的“關(guān)于當(dāng)前STEAM熱潮的冷思考”講座中提到“我們在討論建構(gòu)學(xué)校STEAM教育體系的時(shí)候，必須將它置于學(xué)校整個(gè)的育人體系之下，而并不是讓它跟學(xué)校目前的育人體系并行，甚至是說我有一個(gè)STEAM就可以把所有東西都可以取代了。”

STEM教育不僅僅是一種教育形式，它也是一種理念，一種追求，是教師在組織教學(xué)時(shí)能主動(dòng)將科學(xué)問題融入工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)問題的一種意識，它是把科學(xué)問題與工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)問題變成一個(gè)項(xiàng)目或活動(dòng)的幾個(gè)側(cè)面，如同一個(gè)骰子的幾個(gè)面，無法割裂。筆者受STEM教育理念啟發(fā)，嘗試將小學(xué)科學(xué)四下“電”單元進(jìn)行了教材重整。

原有教材分為“靜電現(xiàn)象”、“點(diǎn)亮小燈泡”“簡單電路” “電路出故障了” “導(dǎo)體與絕緣體”“做個(gè)小開關(guān)”“不一樣的電路連接”這七塊內(nèi)容，其中包含了認(rèn)識靜電、正負(fù)電荷，知道電流動(dòng)起來能點(diǎn)亮燈泡亮，認(rèn)識通、斷路及短路，知道不同的物體導(dǎo)電性能不同，學(xué)習(xí)簡單電路連接、制作小開關(guān)，會分辨和安裝串聯(lián)、并聯(lián)電路。如果就以解決科學(xué)問題的方式來學(xué)習(xí)，每一課的內(nèi)容都具有相對獨(dú)立性，但實(shí)際上，這些知識的內(nèi)在是緊密關(guān)聯(lián)的，是“電”學(xué)知識中最基本的原理。

用STEM理念來重組教材，將這些知識融入到工程問題中，在解決實(shí)際問題上學(xué)習(xí)科學(xué)知識，真正調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，發(fā)展學(xué)生解決問題的實(shí)際能力。找到一個(gè)能融合這些電學(xué)知識的工程問題，這些神合貌離的零碎“電”學(xué)基本原理就能紐結(jié)成一個(gè)整體。

策略：小學(xué)科學(xué)融入“STEM教育”

這一單元的教材中，有一課“做一個(gè)小開關(guān)”，是從觀察一個(gè)手電筒的開關(guān)來學(xué)習(xí)制作一個(gè)開關(guān)。受這部分內(nèi)容的啟發(fā)，再聯(lián)想到在學(xué)?？萍贾谱鞅荣愔校胁簧偻瑢W(xué)會制作各式各樣的臺燈、手電等照明裝置，筆者覺得從制作一個(gè)手電筒開始來學(xué)習(xí)“電”學(xué)知識，將電學(xué)知識與這個(gè)工程問題融合在一起，學(xué)生在制作中學(xué)習(xí)，邊學(xué)習(xí)邊制作，用學(xué)習(xí)來指導(dǎo)制作，用制作來理解知識。這里所提到的STEAM教育脫胎于STEM教育，只是在其中增加了一個(gè)“A”，關(guān)于藝術(shù)層面的融合。本文的思考立足于STEM教育，借用曾寶俊的觀點(diǎn)來說明一二，但并不涉及到具體的藝術(shù)層面的話題，所以本文采用STEM的說法。

找準(zhǔn)與單元知識適切的項(xiàng)目 STEM教育基本以一個(gè)項(xiàng)目或一個(gè)主題來將科學(xué)知識、工程與技術(shù)問題融合在一起。所以，如果要把小學(xué)科學(xué)中的一個(gè)知識單元“STEM”化，找到一個(gè)能將單元知識基本融合在一起的“項(xiàng)目”很重要。

這個(gè)項(xiàng)目既要能將一個(gè)單元的基本知識點(diǎn)串通，也要有趣味性，還得適合學(xué)生的年齡層次，難度不能超出學(xué)生的實(shí)際能力。

以本單元為例，制作一個(gè)手電筒這個(gè)項(xiàng)目的選定，基于以下思考：制作過程中會涉及到燈泡、電路連接、開關(guān)、串聯(lián)并聯(lián)、導(dǎo)體絕緣體等相關(guān)知識，包含了這一單元大部分的知識（靜電除外）;材料簡便易得;制作難度不高;趣味性強(qiáng);制作中還可進(jìn)行設(shè)計(jì)、亮度、美觀等方面的深度、拓展研究。

科學(xué)分解與單元知識融合 “電”單元一共分為七課時(shí)，將靜電、簡單電路連接、電流基礎(chǔ)、導(dǎo)體絕緣體、電路開關(guān)、串聯(lián)并聯(lián)等電學(xué)基礎(chǔ)常識和技能在這七課時(shí)中相對獨(dú)立教學(xué)?，F(xiàn)在這些知識和技能性的教學(xué)不再單獨(dú)呈現(xiàn)，而是隨著“制作手電”這個(gè)項(xiàng)目邊制作邊學(xué)習(xí)，邊學(xué)習(xí)邊制作。學(xué)習(xí)為了解決制作問題，制作轉(zhuǎn)化知識。

合理分解“項(xiàng)目”，一是為了能將知識融入到制作中，不至于只會制作不懂原理;二是為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的欲望，了解基本原理是為了更好地制作。在“制作手電筒”這個(gè)項(xiàng)目中，如何建構(gòu)知識與技能的梯度，是體現(xiàn)項(xiàng)目與科學(xué)知識融合的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

經(jīng)過有梯度的分解，將一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)拆分成幾個(gè)不同的微小項(xiàng)目，邊制作邊學(xué)習(xí)相關(guān)知識。學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)過程中興趣高，勁頭足。

開放項(xiàng)目與單元結(jié)尾 在項(xiàng)目建構(gòu)的過程中，還需要留有開放式結(jié)尾。以上面“制作手電筒”項(xiàng)目為例，最后來一個(gè)“秀”，學(xué)生將前面幾個(gè)活動(dòng)中學(xué)到的技能、方法活學(xué)活用，制作各有特色的手電筒，在全班展示，展示時(shí)不僅展示自己的手電筒，還考驗(yàn)學(xué)生的表達(dá)能力。開放式的活動(dòng)成果，開放式的展示方式，是對學(xué)生創(chuàng)新能力的一種激勵(lì)，也是對學(xué)生綜合素養(yǎng)的一次考驗(yàn)。

在項(xiàng)目活動(dòng)過程中還有不少意外收獲：學(xué)生在鋪設(shè)導(dǎo)線時(shí)會考慮整齊美觀的問題，制作開關(guān)時(shí)會思考方便、靈敏的問題，制作手電筒筒身時(shí)會考慮與電池是否匹配……

在本學(xué)期四年級4個(gè)平行班中，兩個(gè)班用教材的編排進(jìn)行教學(xué)，兩個(gè)班用整合后的編排教學(xué)。經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，將小學(xué)科學(xué)四年級（下）“電”單元STEM化后，學(xué)生的學(xué)習(xí)具有更清晰的問題意識，在制作過程中目標(biāo)明確，學(xué)習(xí)與實(shí)踐的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，解決實(shí)際問題的能力得到有效訓(xùn)練。而這次的項(xiàng)目活動(dòng)讓親歷的每一位學(xué)生都得到了鍛煉，項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)方式惠及每一位學(xué)生，使其在合作交流中生發(fā)智慧，在批判創(chuàng)新中提升能力。

STEM教育追求的是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育。任何事情都不僅僅依靠某一種能力來實(shí)現(xiàn)，而是需要借于多種能力之間的綜合。現(xiàn)有教材重知識也重能力的編排已經(jīng)向知識能力并重前進(jìn)了一大步，但單元知識間的外在關(guān)聯(lián)松散，還是普遍存在的。運(yùn)用STEM教育理念將小學(xué)科學(xué)的單元化結(jié)構(gòu)整合到一個(gè)項(xiàng)目中去，融知識學(xué)習(xí)于工程、技術(shù)之下，全面發(fā)展學(xué)生綜合能力，事半功倍。

【本文系蘇州市“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題《基于綜合性學(xué)習(xí)的圓融課程的案例研究》（課題編號：蘇教科規(guī)驗(yàn)字第16121739號）階段性成果】

參考文獻(xiàn)

葉兆寧.融合：實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效策略[J].中國科技教育，2013（3）.

（作者單位：江蘇省張家港市塘市小學(xué)）