基于STEM的科學(xué)課堂教學(xué)探析

管凝

摘 要：科學(xué)是學(xué)生初步接觸科學(xué)知識和了解科學(xué)知識，喚起科學(xué)意識的重要學(xué)科。將STEM教育理念與模式融入到科學(xué)教學(xué)中，能夠提高學(xué)生的綜合探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力。教師應(yīng)科學(xué)使用STEM優(yōu)秀課例，基于實(shí)際設(shè)計(jì)STEM課例，利用STEM理念組織實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM;科學(xué)教學(xué);課例;實(shí)踐活動(dòng);科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-3561（2020）36-0100-02

STEM教育融合了科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心的教育原則，能夠推動(dòng)學(xué)生面向未來的科學(xué)與工程素養(yǎng)的發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題的能力。如何在科學(xué)課堂教學(xué)中引入STEM教育理念和教育模式，成為教師需要著重思考的問題。為此，本文對基于STEM的科學(xué)課堂教學(xué)進(jìn)行探析。

一、STEM教育與科學(xué)課程特征分析

1.STEM教育的特征

STEM教育的重要價(jià)值是引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生對數(shù)理化知識的學(xué)習(xí)興趣。STEM教育課程要求教師把學(xué)科知識與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)綜合性應(yīng)用，還提倡將工程、科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)這幾個(gè)要素進(jìn)行跨學(xué)科整合，給學(xué)生提供更加廣闊的自主發(fā)展和成長空間，幫助學(xué)生高效率和高質(zhì)量完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.科學(xué)課程的特征

科學(xué)是一門將探究作為主要內(nèi)容的學(xué)科，關(guān)注的是學(xué)生科學(xué)知識、方法、態(tài)度等的全面發(fā)展，要求最大化滿足不同經(jīng)驗(yàn)背景學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)需要，讓每個(gè)學(xué)生都能夠得到公平的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，為學(xué)生挖掘科學(xué)潛能和完善科學(xué)素質(zhì)奠定基礎(chǔ)，培育學(xué)生勇于探索研究的科學(xué)精神，指導(dǎo)學(xué)生形成主動(dòng)思考的良好習(xí)慣，并讓學(xué)生具備初步科學(xué)實(shí)踐能力，為今后深層次的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.科學(xué)課程和STEM教育的共性以及融合應(yīng)用的價(jià)值

新課標(biāo)要求在科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)工程能力以及綜合實(shí)踐能力，這與STEM教育理念有很高的契合度。根據(jù)新課標(biāo)要求，依托現(xiàn)行教材，多層次和多角度挖掘課程資源，結(jié)合STEM課程設(shè)計(jì)理念與目標(biāo)進(jìn)行實(shí)踐和探索，在有限課時(shí)安排中培育學(xué)生綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手操作能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，成為科學(xué)課程創(chuàng)新發(fā)展的重要方向?；诳茖W(xué)課程和STEM教育的共性特征，在促進(jìn)二者整合推進(jìn)的過程中，需要把學(xué)習(xí)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和生活當(dāng)中處處都有科學(xué)的探究學(xué)習(xí)模式當(dāng)作最終目標(biāo)與方向。從教育價(jià)值的角度進(jìn)行分析，STEM教育和科學(xué)課程教學(xué)的融合有以下幾個(gè)突出優(yōu)勢。一是有助于培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。當(dāng)前，科學(xué)課程教學(xué)中的科學(xué)探究內(nèi)容相對缺乏，制約了學(xué)生思維能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力的發(fā)展，阻礙了學(xué)生未來的成長與進(jìn)步。STEM教育的融入則可以有效彌補(bǔ)以往科學(xué)教學(xué)中的不足，讓學(xué)生有更廣闊的平臺參與探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，并鍛煉思維、發(fā)揮創(chuàng)造潛能。二是有利于推動(dòng)體驗(yàn)式教學(xué)的發(fā)展。STEM教育特別關(guān)注過程培養(yǎng)，主要目的是讓學(xué)生在科學(xué)探究中發(fā)現(xiàn)和解決問題，注重讓學(xué)生從中獲得體驗(yàn)和成長，以免用片面的對錯(cuò)判斷扼殺與消磨學(xué)生的體驗(yàn)以及對科學(xué)學(xué)習(xí)樂趣的感受。

二、基于STEM的小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐策略

1.科學(xué)使用STEM優(yōu)秀課例，補(bǔ)充科學(xué)課堂內(nèi)容

基于STEM理念和教育模式指導(dǎo)，對科學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，是目前改革科學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要方案。教師要堅(jiān)持循序漸進(jìn)的原則，先從國際上已有的STEM優(yōu)秀課例中選擇一部分適合科學(xué)課程的課例，并對其進(jìn)行合理化改造與利用，彌補(bǔ)目前科學(xué)課堂中STEM教育內(nèi)容缺乏的不足。這樣，不僅可以加快STEM教育在科學(xué)教學(xué)中的滲透，而且能夠進(jìn)一步豐富科學(xué)學(xué)習(xí)成果，拓展教學(xué)內(nèi)容。例如，教師可以在科學(xué)課堂上引入“制作微型雪橇”的STEM優(yōu)秀課例，讓學(xué)生品味科學(xué)和跨學(xué)科操作的樂趣。這個(gè)課例運(yùn)用的是STEM教育中的跨學(xué)科理念，強(qiáng)調(diào)在跨學(xué)科思想的支持下組織學(xué)生設(shè)計(jì)并制作雪橇，探究紙板、木板等多種不同材料給雪橇性能帶來的影響。當(dāng)然，教師還可以對如今已有的科學(xué)課例進(jìn)行一定改造，將其變成實(shí)操性更強(qiáng)的STEM課例，激發(fā)學(xué)生科學(xué)參與熱情。例如，在教學(xué)“橋”時(shí)，教師就可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用身邊隨處可見的報(bào)紙、紙板、膠帶、吸管等材料，用小組合作的方法制造紙橋梁，對橋梁的承重情況進(jìn)行比較和分析。

2.基于實(shí)際設(shè)計(jì)STEM課例，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)

新課標(biāo)明確強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)重視學(xué)具的設(shè)計(jì)和制作，給學(xué)生提供手腦并用與解決問題的機(jī)會(huì)。在選取學(xué)具時(shí)，要把學(xué)生身邊容易獲取的低成本材料作為科學(xué)探究活動(dòng)的首選學(xué)具，形成對正規(guī)學(xué)具的補(bǔ)充，并通過教師和學(xué)生共同收集與自制學(xué)具的方法，為科學(xué)探究活動(dòng)提供物質(zhì)保障。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用身邊各種各樣的資源自主設(shè)計(jì)全新的STEM課例，讓學(xué)生的創(chuàng)造能力和思維能力在實(shí)踐探索中得到良好發(fā)展。整個(gè)操作制作的過程不僅彰顯了STEM教育的綜合實(shí)踐特色，而且能夠讓學(xué)生獲得更多的科學(xué)探究機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。例如，教師可利用學(xué)校周圍的環(huán)境條件，帶領(lǐng)學(xué)生因地制宜地開展植物種植、動(dòng)物觀察等STEM活動(dòng)。教師可讓學(xué)生用蘿卜與竹簽搭建高塔，讓學(xué)生對結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，鼓勵(lì)學(xué)生用科學(xué)知識進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，用技術(shù)方法進(jìn)行規(guī)劃，使用數(shù)學(xué)立體建模方法完成高塔搭建。

3.利用STEM理念組織實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)

基于STEM理念開展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，可以有效整合不同類別的知識，突破學(xué)科之間的界限，讓學(xué)生的潛能得到最大化的挖掘和發(fā)揮，也讓學(xué)生擁有更加廣闊的成長和進(jìn)步空間。在科學(xué)課程實(shí)踐中，教師可以在STEM理念的引導(dǎo)下積極組織科學(xué)社團(tuán)實(shí)踐活動(dòng)、科學(xué)興趣小組實(shí)踐活動(dòng)等，讓學(xué)生在綜合活動(dòng)情境中鍛煉科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程等方面的素養(yǎng)，增加學(xué)生的溝通交流機(jī)會(huì)，為學(xué)生今后適應(yīng)社會(huì)打下基礎(chǔ)。例如，學(xué)校可以專門組織科學(xué)節(jié)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生展現(xiàn)自己的科學(xué)發(fā)明與科學(xué)作品，對科學(xué)課堂教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充和拓展。教師也可以引導(dǎo)學(xué)生自主組建科學(xué)興趣小組，在課下開展科學(xué)探究活動(dòng)，并把各種各樣的科學(xué)成果帶到課堂和其他同學(xué)交流，在溝通過程中總結(jié)歸納更多的科學(xué)實(shí)踐方法。

三、結(jié)語

總之，基于STEM的科學(xué)課堂教學(xué)著眼于學(xué)生的主體性發(fā)展和主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，可以為學(xué)生提供自主發(fā)展的平臺，也可以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。教師要找到STEM教育和科學(xué)課程的融合點(diǎn)，給學(xué)生搭建溝通表達(dá)、自主學(xué)習(xí)以及合作發(fā)展的平臺，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)同步發(fā)展。

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