以STEM課程整合推進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的學(xué)科融合

摘要 學(xué)科融合是多門(mén)學(xué)科的參與與介入，但絕不是簡(jiǎn)單的跨學(xué)科教育，是在打破單一學(xué)科之間的界限，通過(guò)學(xué)科間不斷地滲透和交叉，使課堂的教育價(jià)值得到充分。學(xué)科教學(xué)中學(xué)科融合指的是主導(dǎo)學(xué)科（要學(xué)習(xí)的學(xué)科）是認(rèn)知的對(duì)象和目標(biāo)，而參與與介入的其他學(xué)科是方法與手段，是達(dá)成主導(dǎo)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的資源供給和智力支持，目的是更好的達(dá)成教育目的。小學(xué)科學(xué)本身就是一整合課程，將物理、化學(xué)、生物整合。實(shí)現(xiàn)從“分科教學(xué)”到“學(xué)科融合”，是世界各國(guó) STEM 教育變革的重要標(biāo)識(shí)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。STEM課程整合強(qiáng)調(diào)不再將重點(diǎn)放在單一學(xué)科或局限于特定學(xué)科，它不僅需要科學(xué)知識(shí)，同時(shí)也要具有把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的能力;本文將以教科版科學(xué)三年級(jí)《我們來(lái)做熱氣球》為例初探如何以STEM課程整合推進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的學(xué)科融合。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科融合? STEM課程整合

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)教育取得了輝煌成就，基礎(chǔ)教育課程建設(shè)也取得了顯著成績(jī)。但是，我國(guó)基礎(chǔ)教育總體水平還不高，原有的基礎(chǔ)教育課程已不能完全適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。我國(guó)在2001年的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）中提出：“改變課程結(jié)構(gòu)過(guò)于注重學(xué)科本位、科目過(guò)多和缺乏整合的現(xiàn)狀，整體設(shè)置九年一貫的課程門(mén)類(lèi)和課時(shí)比例，并設(shè)置綜合課程，以適應(yīng)不同地區(qū)和學(xué)生發(fā)展的需求，體現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)的均衡性、綜合性和選擇性?！?要求基礎(chǔ)教育課程改革要確立課程整合的理念， 將課程結(jié)構(gòu)綜合化作為改革的重要目標(biāo)。為此，許多中小學(xué)開(kāi)展了多種形式課程整合的設(shè)計(jì)與實(shí)施的課程改革試驗(yàn)。包括基于教學(xué)內(nèi)容知識(shí)和概念的多學(xué)科融合等多種形式。

學(xué)科融合是指將兩種或者兩者以上的超學(xué)科進(jìn)行融合，是多門(mén)學(xué)科的參與與介入，不是簡(jiǎn)單的跨學(xué)科教育，不是一節(jié)簡(jiǎn)單的科學(xué)課《四季變化》，學(xué)生會(huì)用成語(yǔ)描繪不同的季節(jié)。學(xué)科融合以“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”作為核心目標(biāo)，目的在于通過(guò)多門(mén)學(xué)科資源的參與與介入，讓學(xué)生習(xí)得系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成高階思維，有效地解決問(wèn)題，更好地完成教學(xué)目標(biāo)，并且在問(wèn)題解決的過(guò)程中全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和核心素養(yǎng)，養(yǎng)成適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力。學(xué)科融合應(yīng)具有以下基本特征：1.不是簡(jiǎn)單的把分散在各門(mén)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)“串”起來(lái)，而是要把各科的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的整合起來(lái)，形成一棵茂盛的“知識(shí)樹(shù)”。2教學(xué)內(nèi)容必須和社會(huì)生活相聯(lián)系，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容與當(dāng)代社會(huì)、科技發(fā)展的聯(lián)系。

STEM課程整合就是一種基于真實(shí)情景解決實(shí)際問(wèn)題的典型的學(xué)科融合方式。STEM教育起源于美國(guó)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科的有機(jī)整合，以提升美國(guó)公民的科學(xué)素養(yǎng)，認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)的提高是提升國(guó)家綜合實(shí)力的關(guān)鍵。STEM教育具有綜合性、整合性和跨學(xué)科的特點(diǎn)，旨在于培養(yǎng)學(xué)生的探究性和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生基于現(xiàn)實(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。STEM教育強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”的思維模式，教學(xué)設(shè)計(jì)和探究問(wèn)題的可行性都比較強(qiáng)，注重實(shí)踐的反復(fù)操作，實(shí)施反饋操作的結(jié)果，通過(guò)反復(fù)的摸索和調(diào)試，試圖尋找一個(gè)問(wèn)題解決的最優(yōu)方案。

一、 以科學(xué)知識(shí)為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合

以科學(xué)知識(shí)為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合強(qiáng)調(diào)要圍繞主導(dǎo)學(xué)科（要學(xué)習(xí)的學(xué)科）的核心知識(shí)和概念來(lái)進(jìn)行整合，需要分析所學(xué)知識(shí)中所包含的有關(guān)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科的最基本的學(xué)科知識(shí)和學(xué)科概念結(jié)構(gòu)，并且要找到不同學(xué)科之間的融合點(diǎn)，將界限明確的學(xué)科課程按照跨學(xué)科的問(wèn)題邏輯結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，生成具有科學(xué)邏輯的整合課程。下面將以教科版科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)《我們來(lái)做熱氣球》為例進(jìn)行說(shuō)明?！段覀儊?lái)做熱氣球》單元教學(xué)期望學(xué)生通過(guò)放飛“熱氣球活動(dòng)，了解空氣受熱會(huì)上升，變冷后又下降，學(xué)生能夠通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)并描述某些生活現(xiàn)象，能夠運(yùn)用畫(huà)圖等形式記錄某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;知道某些情況下，科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以重復(fù)，了解燃放孔明燈的危險(xiǎn)性。在課程內(nèi)容上學(xué)生通過(guò)自己探究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M熱氣球，在模擬氣球的過(guò)程中，通過(guò)套在外面的塑料袋膨脹從而感受到熱空氣膨脹，通過(guò)觀(guān)察到塑料袋上升，并且一定時(shí)間后塑料袋下降，了解熱空氣會(huì)上升而冷空氣不會(huì)上升的原理，根據(jù)這一原理，在生活中我們可以做成孔明燈，但是孔明燈為什么能夠一直飛上天，而我們做的熱氣球一會(huì)兒就會(huì)掉下來(lái)呢？通過(guò)這個(gè)問(wèn)題更加鞏固了熱空氣會(huì)上升這個(gè)原理，因?yàn)榭酌鳠粲幸粋€(gè)持續(xù)的火源可以持續(xù)的產(chǎn)生熱空氣，所以孔明燈會(huì)持續(xù)上升?？酌鳠粲址Q(chēng)天燈和許愿燈，是人們對(duì)幸福的期望和祈盼，多用于祈福。但是空孔明燈具有安全隱患，升在高空，易點(diǎn)燃高壓線(xiàn)，掉落在森林易引發(fā)火災(zāi)，掉落在江河易污染水源，你有辦法改良孔明燈嗎？在本單元中涉及的科學(xué)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)是熱空氣會(huì)上升，冷空氣不會(huì)上升;技術(shù)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)：熱空氣會(huì)會(huì)上升，可以推動(dòng)熱氣球外層的塑料袋和孔明燈外層的紙上升，還有什么沒(méi)有污染的材料能夠被推動(dòng)上升？;工程學(xué)科知識(shí)點(diǎn)：制作一個(gè)可以不污染環(huán)境，不會(huì)引發(fā)火災(zāi)的孔明燈;數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)：多少火源產(chǎn)生的熱空氣能夠使多大面積的外層材料飛起來(lái)？從中我們可以看出整個(gè)課程融合了科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)四個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，是與學(xué)生STEM核心素養(yǎng)相聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)和概念，是STEM課程整合的根基。

二、 以問(wèn)題為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合

知識(shí)只有基于學(xué)習(xí)者的需要才能產(chǎn)生社會(huì)功能。推進(jìn)STEM整合的一個(gè)基本原則就是“以

學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)為中心，解決實(shí)際生活中的問(wèn)題”，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，當(dāng)然也需要科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)和概念的共同參與。當(dāng)我們?cè)诮鉀Q實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，我們首先要想到的是它的工作原理和規(guī)律，我們要解決的問(wèn)題是什么，我們要怎么遵循原理和規(guī)律的同時(shí)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決？下文將以《我們來(lái)做熱氣球》為例，分析如何以問(wèn)題為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合。從教學(xué)的一開(kāi)始，教師提問(wèn)，熱氣球?yàn)槭裁磿?huì)上升就開(kāi)始調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有的同學(xué)知識(shí)面相對(duì)來(lái)說(shuō)要廣一些，能夠說(shuō)出是因?yàn)橛谢鸬脑?，那火究竟在燒什么呢？“火在燒空氣”同學(xué)說(shuō)，“那空氣變成了什么呢？”教師追問(wèn)，“空氣變成了熱空氣”學(xué)生道，接著教師引導(dǎo)學(xué)生得出假設(shè)——熱空氣會(huì)上升。緊接著通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究假設(shè)是否正確，得出結(jié)論——熱空氣會(huì)上升，冷空氣不會(huì)上升，我們可以根據(jù)這一原理制作孔明燈，孔明燈多用于祈福，但是孔明燈有安全隱患，我們要怎樣改良孔明燈能夠讓它既能升上天空放飛美好的愿望又能避開(kāi)高壓線(xiàn)也不引發(fā)火在，且材料不會(huì)污染環(huán)境呢？其問(wèn)題解決情景是設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)安全隱患且不污染環(huán)境的孔明燈。從工程設(shè)計(jì)思維過(guò)程來(lái)看，主要包括定義問(wèn)題、設(shè)計(jì)草圖、建立模型、測(cè)試驗(yàn)證、模型修正和展示交流六個(gè)步驟，每個(gè)步驟都對(duì)應(yīng)有明確的任務(wù)。很清楚，在這個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程中，需要多學(xué)科知識(shí)和概念的融合。

三、以學(xué)習(xí)者為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合

“新課改”下的教學(xué)觀(guān)強(qiáng)調(diào)教學(xué)從“教育者為中心“轉(zhuǎn)向?yàn)椤睂W(xué)習(xí)者為中心“，在新課改之前，我們傳統(tǒng)的教學(xué)都是”填鴨式“的教學(xué)，是一種接受式的學(xué)習(xí)，老師在講臺(tái)一直講，學(xué)生被迫式的一直接受，死記硬背的將知識(shí)裝進(jìn)大腦。新課改要求學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程，教師不再是教學(xué)過(guò)程中的傳授者，而是對(duì)話(huà)者，教師與學(xué)生之間建立積極的對(duì)話(huà)，其中更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體作用。下文將以《我們來(lái)做熱氣球》為例，分析如何以學(xué)習(xí)者為中心的STEM課程整合推進(jìn)學(xué)科融合。教學(xué)的整個(gè)開(kāi)始到模擬熱氣球，都是通過(guò)教師與學(xué)生之間的積極對(duì)話(huà)，通過(guò)教師的追問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生提出產(chǎn)生熱空氣的辦法是用蠟燭，但是怎么觀(guān)察熱空氣呢？那就要把熱空氣裝起來(lái)，用什么可以把熱空氣裝起來(lái)并且能夠容易感受呢？學(xué)生提出用塑料袋裝空氣;教師根據(jù)學(xué)習(xí)者的討論結(jié)果點(diǎn)燃蠟燭，并且將塑料袋套在外面裝空氣，學(xué)生發(fā)現(xiàn)塑料袋易燃，從而意識(shí)到還需要一個(gè)隔離的紙筒，但是紙筒隔離了空氣，產(chǎn)生的熱空氣減少了，為了加快熱空氣，還要給紙筒開(kāi)一個(gè)孔。那我怎么知道塑料袋里面有熱空氣呢？學(xué)生提出用手輕輕摸一摸塑料袋，發(fā)現(xiàn)塑料袋變熱了則證明里面裝有熱空氣;那什么時(shí)候熱空氣裝滿(mǎn)了呢？學(xué)生提出塑料袋鼓起來(lái)則證明塑料袋裝滿(mǎn)了，就可以放手了。熱氣球這個(gè)工作原理的探究也可以運(yùn)用到后面的改良孔明燈里面去，學(xué)生自主定義要解決的問(wèn)題是污染環(huán)境和引發(fā)火在，為了解決這兩個(gè)問(wèn)題就要考慮到材料的取代和孔明燈的結(jié)構(gòu)，定義問(wèn)題之后就要有一個(gè)初步的設(shè)計(jì)草圖，并建立模型，設(shè)計(jì)能不能實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決還需要不斷地測(cè)試驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果不斷修正模型，最后再一起分享交流，在整個(gè)過(guò)程中，更加體現(xiàn)了尊重學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性。

總言而之，我們?cè)谛W(xué)科學(xué)學(xué)科中推進(jìn)學(xué)科融合教育的實(shí)施路徑探索中，試著打破學(xué)科間原有的界限，以STEM課程整合的形式進(jìn)行教育教學(xué)活動(dòng)，圍繞科學(xué)知識(shí)為中心、解決實(shí)際問(wèn)題為中心、以學(xué)習(xí)者為中心的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展變化的關(guān)鍵能力和必備品格，以使學(xué)習(xí)者的綜合實(shí)踐能力和核心素養(yǎng)得以提升。

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陳麗麗? ? 錦官新城小學(xué)