淺談STEAM教育理念下科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效開發(fā)

王曉潔

（珠海市香洲區(qū)甄賢小學(xué)，廣東 珠海 519000）

科學(xué)課，學(xué)校課程中的一員，由開始被語數(shù)英老師兼任教學(xué)到近年來每年招聘專職科學(xué)老師，可見這門科目在國內(nèi)越發(fā)受到的重視，香洲區(qū)對科學(xué)的重視也不比其他地區(qū)少。STEAM是由STEM演進(jìn)而來的，包含Science（科學(xué)）、Engineering（工程）、Technology（技術(shù)）、Maths（數(shù)學(xué)）、Art（藝術(shù)）的含義[1]，后面有補(bǔ)充Art代表的不單單是藝術(shù)，而是美、語言、人文、形體藝術(shù)等含義[2]。從小學(xué)階段的12本科學(xué)教材中我們不難發(fā)現(xiàn)，里面滲透著數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等方面，因此，我們在教學(xué)中滲透STEAM理念不僅豐富了課堂內(nèi)容，而且對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)也起到一定作用，為社會培養(yǎng)全面發(fā)展的人奠定基礎(chǔ)。如何讓STEAM理念發(fā)揮重要作用呢？筆者對于STEAM教育理念下科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效開發(fā)有以下幾點(diǎn)看法，希望能給科學(xué)老師們一些可行的建議，提高課堂質(zhì)量，讓課堂趣味叢生。

一、夯實(shí)原教材知識，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h2>

（一）明確知識概念

每節(jié)課都有一個(gè)知識要點(diǎn)，明確概念，收獲理論知識是科學(xué)素養(yǎng)之一。理論爛熟于心，是在工作生活中要做到觸類旁通、舉一反三和靈感乍現(xiàn)的基礎(chǔ)。例如，在五年級下冊中熱的單元里有一節(jié)需要探究液體的熱脹冷縮，需要明確熱脹冷縮的概念及其意義才能進(jìn)一步進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。

（二）謹(jǐn)記實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)對于實(shí)驗(yàn)的成敗有舉足輕重的地位，往往一個(gè)不小心就會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至讓實(shí)驗(yàn)失敗。在《加油向未來》的節(jié)目中，來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院的李贊東教授給我們展示了國內(nèi)首例無殼小雞的孵化實(shí)驗(yàn)，光是第一步剪開蛋殼就有嚴(yán)格的手法、力度和位置要求，若是稍有偏差實(shí)驗(yàn)就無法繼續(xù)。正是謹(jǐn)慎操作每一步實(shí)驗(yàn)，避免觸發(fā)注意事項(xiàng)的雷區(qū)，才有了國內(nèi)第一個(gè)不在蛋殼中孵化出來，而是在杯子里鉆出的小雞。剪開蛋殼是一種技術(shù)，沒殼的蛋在恒溫箱中培養(yǎng)一段時(shí)間是個(gè)工程，需要21天孵化出來是數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，小雞出來瞬間的驚喜是一種人文，整個(gè)無殼孵化實(shí)驗(yàn)很好體現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的STEAM理念。這只集萬千關(guān)注于一身的小雞，在各地征集小名，最后定為“小茶缸”。

（三）開始實(shí)驗(yàn)操作

了解概念和注意事項(xiàng)后，動手操作實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)課中的核心部分。例如從STEAM理念看四年級上冊《天氣日歷》，天氣日歷的制作需要記錄每天的溫度，通過對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析了解一段時(shí)間內(nèi)的溫度變化情況，這使得實(shí)驗(yàn)中有了數(shù)學(xué)方面的內(nèi)容；天氣日歷的完成還需要測量每天的風(fēng)向和風(fēng)速，風(fēng)向標(biāo)的制作與使用是技術(shù)與工程方面的內(nèi)容，學(xué)生需要從材料的選擇、大小的設(shè)定進(jìn)行多次嘗試；每天的云量與降雨情況用圖標(biāo)表示，把圖標(biāo)用準(zhǔn)確、畫漂亮這又是藝術(shù)方面的要求；做一件事情在開始的一兩天不難，但是完成制作整個(gè)月的天氣日歷需要學(xué)生每天進(jìn)行記錄，三十天的堅(jiān)持，這種持之以恒的毅力，這是一個(gè)從科學(xué)技術(shù)方面走向人文層面的過程。

二、融匯多學(xué)科特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)

STEAM是融合了多個(gè)學(xué)科知識的理念，科學(xué)課有不少實(shí)驗(yàn)經(jīng)過跨學(xué)科整合變得更加出彩。以夢想課程中一節(jié)《神奇的變換》為例，該課包含有兩個(gè)變化實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是物理變化創(chuàng)造的奇跡，另一個(gè)是化學(xué)變化激發(fā)出的創(chuàng)新能力。

（一）民間藝術(shù)的引入，變不可能為可能

要一個(gè)人從一張A4紙中穿過，硬闖肯定無法實(shí)現(xiàn)，光是頭部就能把紙張撐破。老師引導(dǎo)學(xué)生思考民間拉花藝術(shù)后，同學(xué)們有了突破難點(diǎn)的靈感：這就需要通過剪紙藝術(shù)將其變成可能。這個(gè)過程需要對紙進(jìn)行剪裁，在多次嘗試后，不少學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙張被剪的次數(shù)直接影響紙展開后的周長，而周長就決定了穿過紙的人數(shù)。剪的越多，展開后的紙圈周長越大。同學(xué)們鉆進(jìn)一個(gè)個(gè)圈中，最后看到最大的一個(gè)圈能容納20人。這個(gè)融合數(shù)學(xué)、民間藝術(shù)的實(shí)驗(yàn)調(diào)動了課堂氛圍；學(xué)生同在一個(gè)圈子中，彼此之間的距離的被拉進(jìn)也升級學(xué)生之間的友誼。拉進(jìn)人與人之間的關(guān)系，感受并珍惜友情的美好也是學(xué)生應(yīng)該具備的一種素養(yǎng)。此外，在這樣的科學(xué)課堂中，學(xué)生在感受民間剪紙藝術(shù)的同時(shí)，也豐富了他們對科學(xué)課的認(rèn)識。學(xué)生能夠體會科學(xué)應(yīng)用在生活的方方面面，能打破思維禁錮，給我們一個(gè)大門，讓不可能變成可能，實(shí)現(xiàn)新的跨越，成就新的自我。

（二）繪畫教學(xué)的融入，化無趣味為樂趣

這是一個(gè)咖喱溶液在堿性環(huán)境和酸性環(huán)境下的顯色反應(yīng)，屬于化學(xué)變化。在一般常規(guī)教學(xué)中，在試管中操作實(shí)現(xiàn)就可以看到顏色變化，但是如此一來就只是紅、黃顏色互變而已，看點(diǎn)不高。教師改變教學(xué)思路，通過將圓形棉白布泡在咖喱溶液中二十分鐘再取出，吸收咖喱中的可溶性物質(zhì)，也就是將咖喱中對酸堿“敏感”的物質(zhì)吸收起來，讓液體之間單調(diào)無形的反應(yīng)變成千姿百態(tài)的畫面。學(xué)生以棉簽為筆，以蘇打水為墨在棉白布上作畫。被咖喱染上黃色的底布，沾著無色的蘇打水的棉簽碰到的布面馬上變成紅色的勾邊。同學(xué)們設(shè)計(jì)出自己喜歡的東西、畫出鋪涂紅色的愛心、紅蘋果、紅邊黃色皮的雪梨、紅邊黃色皮的香蕉、小組合作寫下對老師的喜愛的文字、同學(xué)間的祝福、等等。這使得實(shí)驗(yàn)變得有趣起來，學(xué)生體驗(yàn)別開生面的畫筆，一堂科學(xué)課中的美術(shù)課，一堂含有美學(xué)色彩的科學(xué)課?？茖W(xué)也可以很美，只因?qū)W生有一顆創(chuàng)造美的心和一雙靈巧的手。

三、啟發(fā)學(xué)生好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

STEAM教育的核心之一是培養(yǎng)全面發(fā)展的人，培養(yǎng)出能從多角度思考、創(chuàng)新性解決問題能力的人。STEAM教育包含作品產(chǎn)出，通過作品將邏輯思維外化、外顯出創(chuàng)新成果、也是收獲成就感的方式之一。優(yōu)秀的作品離不開創(chuàng)新性思維，因此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是重點(diǎn)。

好奇心是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的關(guān)鍵。培養(yǎng)一雙善于觀察的眼睛，去發(fā)現(xiàn)新事物、嘗試提出問題，在求知欲的驅(qū)使下，自主搜集多方資料嘗試解決問題。老師可以適當(dāng)設(shè)置激勵(lì)方案，學(xué)生在好奇心和求勝欲的作用中去尋求多方支援，這時(shí)就有團(tuán)隊(duì)的力量。團(tuán)隊(duì)中會擦出思維的火花，隊(duì)員各個(gè)有自己的想法，這需要培養(yǎng)他們的概括能力，把自己的觀點(diǎn)簡明表達(dá)，在團(tuán)隊(duì)中這樣的求異思維進(jìn)一步拓展思維，達(dá)到思維創(chuàng)新。

《水火箭》是我們四年級科學(xué)的拓展課。學(xué)生在看到老師拿出的實(shí)驗(yàn)材料后新生疑問：就靠兩個(gè)飲料瓶子就能做成飛上天空的火箭？老師沒有拿出全部材料，而是給學(xué)生時(shí)間去思考、討論、聯(lián)系生活中的火箭的樣子去設(shè)計(jì)自己小組的水火箭。有的小組設(shè)計(jì)出平頭的火箭，有的小組設(shè)計(jì)出錐形的火箭，組間發(fā)表想法去支持或者質(zhì)疑各方觀點(diǎn)?；鸺庑卧O(shè)計(jì)好，如何升空？學(xué)生想到它必須受到向上的力，既然是“水火箭”，肯定少不了水的參與，水如何做動力？引導(dǎo)學(xué)生看神州火箭發(fā)射，他們看到有火焰向下噴出，火箭向上升空，遷移得出，水應(yīng)是向下噴出。如何使得水向下噴出？一方面要考慮火箭的擺放方式，另一面還得思考水如何出來。這樣以學(xué)生為主體、老師做引導(dǎo)的方式上課，學(xué)生自主探究能力得到很好鍛煉，在不斷發(fā)現(xiàn)問題、討論問題、嘗試解決問題中邏輯思維得到鍛煉、創(chuàng)新能力逐漸培養(yǎng)。

四、設(shè)置課堂外任務(wù)，強(qiáng)化學(xué)生的動手能力

科學(xué)探究不應(yīng)該在下課鈴聲響起后止步，科學(xué)的發(fā)明創(chuàng)造來源于生活，需要學(xué)生留心觀察并動手去實(shí)踐探索。課后的實(shí)踐更能挖掘出學(xué)習(xí)的潛能，也會對事物有更深刻的理解。例如三年級上冊《植物的葉》，課內(nèi)學(xué)習(xí)葉子的結(jié)構(gòu)和葉子的一生，課后布置完成制作葉脈書簽或拓印樹葉鍛煉了學(xué)生的動手能力，手指不再那么僵硬而是更加靈活。同時(shí)，這也會加深學(xué)生對葉子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，了解植物通過光合作用制造有機(jī)物的場所，感悟生命的不易與堅(jiān)強(qiáng)，對生命保有敬畏之心，珍惜每個(gè)生命。

綜上所述，要在傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)中融合STEAM這種新型理念并非一朝一夕能達(dá)成，其中的核心是創(chuàng)新，這需要教師堅(jiān)定以學(xué)生為中心，給他們時(shí)間和空間在觀察、思考、實(shí)踐、交流中獲得成長；需要我們有轉(zhuǎn)變觀念的決心，需要我們?nèi)ゲ粩鄬W(xué)習(xí)，開闊眼界，辭舊迎新，與時(shí)俱進(jìn)，發(fā)揚(yáng)“不忘初心，牢記使命，永遠(yuǎn)奮斗”的精神。