與STEM教育融合理念下的科學(xué)教育片斷與分析

STEM教育在國內(nèi)“重要卻又沒有課時(shí)或課時(shí)少”的問題困擾著小一線教師。針對(duì)這一問題，以教科版六年級(jí)小學(xué)科學(xué)教材部分內(nèi)容為例，筆者從STEM課例的來源、課例的實(shí)施，以及實(shí)施效果三方面介紹小學(xué)科學(xué)融入STEM教育的策略，提供STEM教育融入小學(xué)科學(xué)的新思路。

一、大膽實(shí)踐，萬物皆可STEM

六年級(jí)上冊(cè)第二單元《形狀與結(jié)構(gòu)》的內(nèi)容，就特別適合進(jìn)行這樣的融合。以《建高塔》為例，過去筆者曾用意大利面條、胡蘿卜等多種材料進(jìn)行項(xiàng)目創(chuàng)作。在今年的教學(xué)過程中，我突發(fā)奇想，利用學(xué)校的菜園為基地，將項(xiàng)目改為“攀藤架”——為四季豆搭架子。孩子到戶外進(jìn)行實(shí)踐，親證工程與技術(shù)在現(xiàn)實(shí)情境中的運(yùn)用。他們像工程師一樣經(jīng)歷了設(shè)計(jì)過程，從材料到工藝，從選材到動(dòng)手實(shí)踐，無不考量孩子們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和解決問題的技能，整個(gè)學(xué)習(xí)過程，如下面流程圖所示（見圖1）。

二、高于教材，兼顧STEM各個(gè)要素的有機(jī)融合

STEM教育是一個(gè)“后設(shè)綜合型學(xué)科”，即基于不同學(xué)科之間的融合形成的一個(gè)新的整體。但并不是科學(xué)技術(shù)工程和數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)單組合，而是把學(xué)生學(xué)到的零碎知識(shí)與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)探究世界，相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過程。所以，與STEM有機(jī)融合之后的科學(xué)課，也將高出于教材本身，同時(shí)又變成更加易于被學(xué)生接受的形式。以《小蘇打和白醋》的變化為例，筆者嘗試著將內(nèi)容改為《蛋殼上的畫》。孩子們?yōu)榱四茼樌鳟?，熱情高漲地去查閱資料尋找其中的原理。另外，為了節(jié)約課時(shí)，有些內(nèi)容相關(guān)的課程還可以進(jìn)行合并，例如六下第二單元的《鐵生銹了》和《控制鐵生銹的速度》，合并之后的項(xiàng)目任務(wù)即確定為“做一個(gè)不生銹的鐵釘”。有些孩子將鐵釘圖上了油，有的孩子將鐵釘包上了紙巾，甚至抹布，然后進(jìn)行長達(dá)多天的觀察與改進(jìn)，最后在交流反思環(huán)節(jié)很自然就能得出鐵在什么環(huán)境中容易生銹，在什么環(huán)境中不容易生銹，以及對(duì)“鐵生銹的原因”的原因和防銹措施作出總結(jié)。

三、物盡其用，體現(xiàn)學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)過程

《米飯、淀粉和碘酒的變化》一課中，我們將教材創(chuàng)造性地改成《神秘信件》，以制作信件為項(xiàng)目目標(biāo)，而制作信件的原始材料——淀粉，則從課本中所出現(xiàn)的食材中提取。提取的方法是用傳統(tǒng)的工藝——石臼，來搗碎現(xiàn)場(chǎng)提取淀粉。另外，對(duì)于“信紙”的選擇，也是費(fèi)了一番周折，因?yàn)楹芏嗉埗际翘砑恿说矸鄣?。所以，最后我們選擇了不含淀粉的玉扣紙作為書寫材料。

為了使信件符合標(biāo)準(zhǔn)中的“寫好之后無明顯痕跡”，孩子們得想方設(shè)法加速信件的干化。有的孩子用扇子、書本拼命扇風(fēng);有的孩子拿著“信件”跑到空調(diào)口去吹風(fēng);有的把老師用來煮熱水的水壺都占為己有的，緊緊地將信件捂在上面企圖用加熱的方式來加速水分的蒸發(fā);還有的孩子，跑到太陽底下去“曬信”;甚至，有的孩子想用放大鏡的聚光作用去加熱信件……在材料的使用方面，孩子們充分發(fā)揮了主管能動(dòng)性，成為學(xué)習(xí)的主人。

四、基于現(xiàn)實(shí)，培養(yǎng)未來社會(huì)的問題解決者

六年級(jí)的科學(xué)課本屬于即將被取代的老教材，基本是按照知識(shí)點(diǎn)為邏輯順序排編的線性教程，所謂的探究，就是學(xué)生按照一定的步驟去開展實(shí)驗(yàn)，最終得出結(jié)論也是建立在掌握學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上。這種按部就班的方式，看起來是學(xué)生通過探究獲取知識(shí)，但實(shí)際上并沒有培養(yǎng)孩子解決問題的能力。這與我們所要的“培養(yǎng)解決問題的能力”的初衷是不大一致的。但是，融合后的課程可以解決這一矛盾。例如：六年級(jí)下冊(cè)《環(huán)境和我們》一單元，教材排編的順序是：一天的垃圾（1）、垃圾的處理（2）、減少丟棄和重新使用（3）、分類和回收利用（4）、一天的生活用水（5）、污水和污水處理（6）、觀察家鄉(xiāng)的自然水域（7）、環(huán)境問題和我們的行動(dòng)（8）。那么，在這幾個(gè)學(xué)科的融合下，我們就有相當(dāng)多的課程可以設(shè)計(jì)了，如制作一個(gè)現(xiàn)代型的垃圾填埋場(chǎng)、家鄉(xiāng)的污水處理（選取學(xué)校附近的水資源）等。其中，在制作垃圾填埋場(chǎng)的過程中，學(xué)生會(huì)全面考慮到垃圾的處理方式、垃圾分類、垃圾的產(chǎn)量、垃圾填埋后的滲液處理、垃圾減量等等，甚至生成新的命題，如制作環(huán)保材料來減少垃圾的排放、垃圾焚燒過程中的熱量、焚燒后的爐灰的重新利用、垃圾填埋場(chǎng)填完垃圾后的土地利用等等。

總之，基于小學(xué)科學(xué)課本，我們將之與STEM教育融合后，整個(gè)學(xué)習(xí)過程以分小組的形式進(jìn)行活動(dòng)，學(xué)生在小組內(nèi)，從設(shè)計(jì)到想辦法解決問題;從制作到測(cè)試;從一起反思到一起上臺(tái)匯報(bào)。合作意識(shí)得到了培養(yǎng)，哪怕平時(shí)都不善于表達(dá)的孩子，也愿意站上來與大家分享，教師巧妙地?fù)?dān)當(dāng)引導(dǎo)者與組織者。導(dǎo)學(xué)單設(shè)計(jì)有層次的問題保障長時(shí)探究實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，也在發(fā)展著學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。整節(jié)課下來，學(xué)生的主體地位得到充分體現(xiàn)。

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廣東省深圳市寶安區(qū)橋頭學(xué)校 章嬋然