STEM教育與科學(xué)課教學(xué)融合途徑分析

◇俞曉東

【作者單位：德清縣乾元鎮(zhèn)中心小學(xué)浙江】

STEM教育融合小學(xué)科學(xué)教學(xué)，能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，對于小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要的意義?？茖W(xué)教師可以從改進教材活動、開放學(xué)習(xí)形式、借力智慧課堂等途徑實現(xiàn)STEM教育與小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的有效融合。

如今，STEM 教育逐漸被教育專家、一線教師等各方所認同，開始在我國小學(xué)教育中生根發(fā)芽?？茖W(xué)教師嘗試將STEM教育與小學(xué)科學(xué)課融合，以實現(xiàn)常態(tài)化STEM教育。但是，很多科學(xué)老師對STEM教育的認識不足，缺少實施STEM教學(xué)的項目素材和有效的教學(xué)策略。諸多難題導(dǎo)致STEM教育與小學(xué)科學(xué)課的融合往往停留于形式，難以觸及本質(zhì)，很難發(fā)揮出最終的效益。本文就STEM教育和小學(xué)科學(xué)融合的途徑進行探析，為科學(xué)教師實施STEM教學(xué)提供借鑒。

一、改進教材活動，挖掘STEM 教育與小學(xué)科學(xué)融合的項目素材

2017年發(fā)布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》的課程內(nèi)容在原先實驗稿“物質(zhì)科學(xué)”“生命科學(xué)”“地球與宇宙科學(xué)”三大領(lǐng)域的基礎(chǔ)上增加了“技術(shù)與工程”領(lǐng)域。教科版小學(xué)科學(xué)教材中，《做個太陽能熱水器》《制作小桿秤》《建高塔》《造一座橋》等很多工程制作類的課例，由于其實踐性、綜合性等特點，在學(xué)習(xí)方式上與STEM教育不謀而合，有著與STEM教育融合的先天基礎(chǔ)。

在STEM教育模式下，科學(xué)教師可以突破教材中器材、時間和場地的限制，以問題引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動等方法組織學(xué)生自主地完成探究活動，以此實現(xiàn)教材活動到STEM項目的改造、升級?？茖W(xué)教師在開展教學(xué)活動時，要突出工程規(guī)劃和數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，著重培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)，提升學(xué)生解決實際問題的能力，促進學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的發(fā)展。

比如在學(xué)習(xí)六年級上冊《建高塔》一課時，教材活動讓學(xué)生用礦泉水瓶來建立高塔模型，從中知道上小下大、上輕下重的高塔承重原理。如果用胡蘿卜、牙簽等材料代替礦泉水瓶，這樣一個小小的改進就可以讓“建高塔”這一課堂活動升級為STEM項目。學(xué)生用生活化的材料作為支架，通過理論梳理、圖紙設(shè)計、模型建造、互補提升等環(huán)節(jié)，把所學(xué)所想轉(zhuǎn)化為可塑造、可測量、可評價的框架模型，在設(shè)計、交流、改進過程中搭建起可視化的思維高塔。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主思考的能力，還提高了學(xué)生的動手能力，真正地發(fā)揮了STEM 教育模式的優(yōu)勢。

二、開放探究形式，提高學(xué)生合作式項目學(xué)習(xí)能力

在傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，學(xué)生的探究時間比較短，學(xué)生思維被迫跳躍式前進，難以體驗到項目式學(xué)習(xí)的綜合性。在STEM教育模式下實施科學(xué)課教學(xué)，教師要開放探究形式，將課堂實驗、調(diào)查訪問、實地考察等方式結(jié)合起來，組織學(xué)生開展完整的項目學(xué)習(xí)活動。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，嘗試按照自己的想法去解決問題，允許學(xué)生在合作中產(chǎn)生爭議，在試錯和糾錯的過程中共同成長。

比如在學(xué)習(xí)四年級“我們的身體”這一單元后，同學(xué)們受到教材“資料庫”中“肺與心臟的工作”這一部分閱讀內(nèi)容的啟發(fā)，提出拓展延伸問題：吸煙會對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響？雖然這不是教材學(xué)習(xí)內(nèi)容，卻是學(xué)生自發(fā)形成的一個可實施的STEM學(xué)習(xí)項目。為了研究吸煙與呼吸系統(tǒng)之間的關(guān)系，學(xué)生通過自主查閱資料等方法學(xué)習(xí)煙草相關(guān)知識；自由組合成學(xué)習(xí)小組，設(shè)計問卷，開展家庭調(diào)查和到超市、小賣店實地采訪，對調(diào)查結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，了解煙民的吸煙行為動機、控煙面臨的困難以及煙草的市場銷售情況；利用礦泉水瓶、棉花、注射器等材料設(shè)計模擬實驗，觀察、推測吸煙對呼吸系統(tǒng)的影響；觀看視頻，直觀了解內(nèi)窺鏡下煙肺的病變情況；設(shè)計倡議書，借助學(xué)校微信公眾平臺，向家長和社會發(fā)出心聲，以“小手牽大手”“學(xué)校帶動社會”的方式，呼吁社會上更多的人加入“拒絕煙草”的隊伍中來。在這樣一個完整的、長周期的學(xué)習(xí)項目中，學(xué)生綜合運用了科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)手段，突破了理論與現(xiàn)實的屏障，所學(xué)所得是在傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)中無法實現(xiàn)的。

三、借力智慧教育，為學(xué)生交流展示搭建平臺

STEM教育和傳統(tǒng)的教育不同，其強調(diào)的是動態(tài)教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)行為是在實踐中完成的，邊做邊學(xué)，學(xué)以致用。交流研討是學(xué)生推進學(xué)習(xí)活動的重要途徑，也是學(xué)生思維發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)課堂中，由于有些實驗現(xiàn)象很難通過紙筆記錄，學(xué)生在活動中遇到的困難和解決困難的過程也難以再現(xiàn)，所以實驗后的交流、研討始終受到載體的限制。

在STEM教育掀起熱潮的今天，功能各異的智慧教育系統(tǒng)也應(yīng)運而生，為學(xué)生交流研討和成果展示提供了較強可視化的平臺。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)《造一艘小船》一課時，教師重點運用“醍摩豆”智慧課堂中平板拍照、畫筆標注、飛遞、作品觀摩、HITA即時影像等這些功能，呈現(xiàn)學(xué)生造橡皮泥小船、改進小船的一系列動態(tài)過程。學(xué)生也能夠自由地記錄、存儲和調(diào)取項目學(xué)習(xí)過程中的影像資料，在實證基礎(chǔ)上有效地開展交流研討，使師生互動和生生交流更加充分。

當前，很多學(xué)校已經(jīng)開始開設(shè)3D打印、機器人編程、樂高積木等專項STEM課程。這些課程的實施，也將為STEM教育與小學(xué)科學(xué)課的融合提供現(xiàn)代化、智能化的技術(shù)支持。

四、結(jié)語

融合科學(xué)課堂教學(xué)是目前實施、普及STEM教育的一條可行之路，是符合我國小學(xué)教育實情的。STEM教育作為一種先進的教育模式，引入小學(xué)科學(xué)教育，有助于落實新課程理念，有效提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，對我國未來國家競爭力的增強有重要的意義。