STEM教學(xué)法，小學(xué)科學(xué)教學(xué)的新抓手

金玉燕

（昆山高新區(qū)西塘實(shí)驗(yàn)小學(xué)，江蘇昆山 215000）

傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)教學(xué)得不到師生的重視，教師采取的教學(xué)模式以“口耳相傳”為主，希望通過科學(xué)知識(shí)點(diǎn)的傳遞來提高學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備量，很少站在學(xué)生熱愛科學(xué)、科學(xué)思維、實(shí)踐能力等角度來創(chuàng)新教學(xué)方法。隨著《小學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱》的頒布，如何實(shí)現(xiàn)小學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為新時(shí)期的主要教學(xué)目標(biāo)。也正是在這一目標(biāo)的推動(dòng)下，科學(xué)、前沿的STEM教學(xué)法被廣泛應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，并且大量的實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法與小學(xué)科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)相適應(yīng)，兩者結(jié)合具有相得益彰的效果。

一、STEM教學(xué)法與小學(xué)科學(xué)課程的概述

（一）STEM教學(xué)法概述

STEM教學(xué)法指的是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為根本、以多學(xué)科融合為途徑、以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維和解決問題能力為目標(biāo)的一種現(xiàn)代化教學(xué)模式。STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文首字母的縮寫，這就決定了在利用STEM教學(xué)法開展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候勢(shì)必會(huì)利用到很多學(xué)科的學(xué)科特點(diǎn)、教學(xué)理念，也就是集各學(xué)科教學(xué)理念、方法之長(zhǎng)而整合成一種更加高效的教學(xué)方法，不斷發(fā)揮各學(xué)科在學(xué)生學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)中的獨(dú)特作用。STEM教學(xué)法具有鮮明的特點(diǎn)，它是教育的一種理想和追求，它與應(yīng)試教育“格格不入”。這種教學(xué)方法的主要目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力，更多體現(xiàn)的是素質(zhì)教育，將學(xué)生從反復(fù)做題、反復(fù)記憶的“怪圈”中解放出來，將學(xué)生從唯分?jǐn)?shù)論英雄的“桎梏”中解脫出來，實(shí)現(xiàn)思想、行為的解放。

（二）小學(xué)科學(xué)課程概述

小學(xué)科學(xué)學(xué)科的主要內(nèi)容以探究與實(shí)驗(yàn)為主，希望通過科學(xué)課堂教學(xué)來增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)知、對(duì)科學(xué)的向往，并且能在學(xué)習(xí)中領(lǐng)悟科學(xué)的精神、培養(yǎng)科學(xué)的思維、擁有堅(jiān)定的科學(xué)理念，最終形成科學(xué)素養(yǎng)。所以說，小學(xué)科學(xué)課程的開展不僅對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展具有巨大作用，而且對(duì)人類探究自然、科學(xué)發(fā)展也具有積極的意義。因此，小學(xué)科學(xué)學(xué)科教師在開展課程教學(xué)的時(shí)候，要不斷革新教學(xué)理念、創(chuàng)新教學(xué)方法，尤其是要不斷探究與科學(xué)學(xué)科特點(diǎn)相融合的教學(xué)方法。然而，STEM正是目前與小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)適合程度最高的教學(xué)方法之一，是基于科學(xué)學(xué)科在技術(shù)上運(yùn)用的教學(xué)。正如前文所述，STEM教學(xué)中的“S”代表的就是科學(xué)學(xué)科，這個(gè)教學(xué)方法希望通過多學(xué)科教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生探究問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生追求學(xué)科知識(shí)體系的熱情，能夠養(yǎng)成學(xué)科思維。這些特點(diǎn)與小學(xué)科學(xué)課程的內(nèi)涵是“不謀而合”的，是小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)的主要目標(biāo)體現(xiàn)，這也就決定了STEM教學(xué)方法在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中可以大有作為。

二、架設(shè)小學(xué)科學(xué)學(xué)科與STEM教育之間的橋梁

在小學(xué)科學(xué)學(xué)科中實(shí)施STEM教學(xué)法，關(guān)鍵要找到兩者的融合點(diǎn)，在它們之間架設(shè)橋梁，以實(shí)現(xiàn)兩者的有效對(duì)接。我們可以用情境、問題、任務(wù)為敲門磚，打通兩者之間的壁壘，構(gòu)筑一條暢通的教學(xué)通道。

（一）以真實(shí)情境為載體

教學(xué)情境是指教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)的情感氛圍，既具有情緒色彩，又帶有感性因素，其核心是激發(fā)學(xué)生情感，助力學(xué)生理解。情境有虛構(gòu)和真實(shí)兩種，真實(shí)情境是科學(xué)與STEM的共同視角，是連接兩者的一個(gè)著力點(diǎn)。創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境是科學(xué)與STEM教學(xué)的共同需求，我們應(yīng)當(dāng)利用生活中真實(shí)存在的客觀世界，尤其是學(xué)生身邊熟知的事物，將其作為科學(xué)探究與STEM活動(dòng)的載體，用真實(shí)的情境去熏染學(xué)生情感和推動(dòng)活動(dòng)開展。例如，《雞蛋保護(hù)器》一課以常見的雞蛋為背景，依據(jù)生活現(xiàn)實(shí)開發(fā)設(shè)計(jì)的基于STEM教學(xué)法的科學(xué)課。在該課中創(chuàng)設(shè)了“買雞蛋”的生活情境，由此產(chǎn)生“保護(hù)雞蛋”的探究活動(dòng)，學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)制作“雞蛋保護(hù)器”，讓教學(xué)在生活情境中鋪開，由始至終圍繞“保護(hù)雞蛋”這一生活場(chǎng)景而推進(jìn)。

（二）以復(fù)雜問題為媒介

“問題是探究的動(dòng)力，是科學(xué)的源泉?！笨茖W(xué)學(xué)習(xí)以探究式學(xué)習(xí)為主要方式，而問題是探究的引擎與動(dòng)力，科學(xué)探究圍繞問題而展開。問題也是STEM教育的核心，是STEM教學(xué)的主線。由于STEM具有極強(qiáng)的綜合性，富有跨學(xué)科特點(diǎn)，運(yùn)用綜合知識(shí)去解決問題，因此，STEM引領(lǐng)下的科學(xué)教學(xué)中的問題，應(yīng)當(dāng)是復(fù)雜問題，而不是簡(jiǎn)單的科學(xué)問題。以復(fù)雜問題為媒介，可以有效聯(lián)通科學(xué)與STEM教學(xué)，讓STEM教學(xué)法有機(jī)滲透在科學(xué)教學(xué)之中。例如，在教學(xué)《變色花》一課時(shí)，我通過“神奇的變色花”表演引出問題：“花兒為什么會(huì)變色？”然后圍繞這一問題引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)，帶領(lǐng)學(xué)生思考設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手制作指示劑，并進(jìn)一步測(cè)試優(yōu)化，整個(gè)教學(xué)以復(fù)雜問題為線索，學(xué)生經(jīng)歷了猜想、設(shè)計(jì)、評(píng)估等過程，完成了對(duì)“變色花”原理的探究，學(xué)會(huì)了自制酸堿指示劑。

（三）以挑戰(zhàn)任務(wù)為平臺(tái)

探究式學(xué)習(xí)其實(shí)就是圍繞任務(wù)而展開學(xué)習(xí)，學(xué)生在完成各種任務(wù)過程中習(xí)得知識(shí)，形成能力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，改變學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)。在科學(xué)課堂中，學(xué)生需要完成各種任務(wù)，如猜想、畫圖、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、制作等，而在STEM教學(xué)活動(dòng)中的任務(wù)，應(yīng)當(dāng)帶有挑戰(zhàn)性，其難度要稍微大一點(diǎn)，這樣才能激發(fā)學(xué)生興趣，激活跨界思維，綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)去解決問題。挑戰(zhàn)任務(wù)是STEM教學(xué)的平臺(tái)，是科學(xué)通向STEM的橋梁。例如，《皮影戲與光》就是一節(jié)融科學(xué)與STEM一體的教學(xué)，該課以創(chuàng)作皮影戲?yàn)槿蝿?wù)，將光的知識(shí)融入STEM活動(dòng)，讓學(xué)生手腦聯(lián)動(dòng)，自主探究學(xué)習(xí)，挑戰(zhàn)高難度任務(wù)。

三、小學(xué)科學(xué)學(xué)科運(yùn)用STEM教學(xué)法的具體策略

（一）注重學(xué)科融合，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式以“口耳相傳”為主，偏向于文科教學(xué)，甚至有些小學(xué)科學(xué)教師認(rèn)為這門學(xué)科教學(xué)的主要過程就是記憶，引導(dǎo)學(xué)生通過記憶有關(guān)知識(shí)來提高科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備量，而忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)，這對(duì)學(xué)生思考科學(xué)現(xiàn)象、探究科學(xué)世界是極為不利的。因此，新時(shí)期的小學(xué)科學(xué)教師要革新教學(xué)理念、創(chuàng)新教學(xué)方法，尤其是要大力利用以培養(yǎng)學(xué)生思維為主要教學(xué)目標(biāo)的STEM法作為課堂教學(xué)方法。STEM教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的一種理想與追求，正如前文所述，STEM教學(xué)是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)幾門學(xué)科的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，這就決定了小學(xué)科學(xué)教師在教學(xué)中要善于學(xué)科融合，引導(dǎo)學(xué)生利用其他學(xué)科的知識(shí)脈絡(luò)、學(xué)習(xí)思路來開展科學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)，從而加強(qiáng)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解與領(lǐng)悟。這種方法是基于科學(xué)學(xué)科在技術(shù)上運(yùn)用的教學(xué)，數(shù)學(xué)與科學(xué)相結(jié)合，提倡問題式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等，是知識(shí)、能力和素養(yǎng)的融合。小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，透過現(xiàn)象、數(shù)據(jù)看到科學(xué)問題的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過讓學(xué)生來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)而不是簡(jiǎn)單地模擬實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生更多思考的空間，提升科學(xué)思維。與數(shù)學(xué)學(xué)科相結(jié)合，在面對(duì)生活和自然現(xiàn)象的時(shí)候能夠科學(xué)解釋、理性思考，例如，在面對(duì)一個(gè)動(dòng)物或者植物的時(shí)候能夠進(jìn)行科學(xué)的觀察與科學(xué)探究，從而在教師引導(dǎo)和科學(xué)教育下有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

例如，在小學(xué)四年級(jí)科學(xué)教材中有一個(gè)“觀察種子的萌發(fā)”教學(xué)任務(wù)，這個(gè)教學(xué)任務(wù)涉及的知識(shí)點(diǎn)包括科學(xué)和數(shù)學(xué)，如果教師脫離數(shù)學(xué)學(xué)科，那么學(xué)生的數(shù)學(xué)思維難以運(yùn)用到科學(xué)學(xué)科中，也就難以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。因此，我在教學(xué)中有效運(yùn)用了STEM教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)體系中的“統(tǒng)計(jì)與分析”來思考種子的萌發(fā)過程，想一想萌發(fā)過程與哪些因素有關(guān)系。由于萌發(fā)過程涉及非常多的變化因素，一旦融入數(shù)學(xué)思維就能有效解釋，也正是在這個(gè)過程中培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

在四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課中，設(shè)計(jì)方案、小組合作、匯總分析三部分基于學(xué)生實(shí)際，帶領(lǐng)學(xué)生“知難而進(jìn)”，展開“體驗(yàn)——認(rèn)知——思考——驗(yàn)證——發(fā)現(xiàn)”的學(xué)習(xí)歷程，問題環(huán)環(huán)相扣，使學(xué)生思維不斷加深和拓寬，形成思維網(wǎng)絡(luò)，既培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)和自身發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。在解決“至少需要多大的力才能克服阻礙運(yùn)動(dòng)的摩擦力，剛好使盒子運(yùn)動(dòng)起來？”問題時(shí)，針對(duì)全班小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師可少講一些，引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的過程中不是簡(jiǎn)單讓學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)活動(dòng)，而是讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中記錄的墊圈數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)匯總，讓學(xué)生自己靜靜地看，算出平均值，使學(xué)生了解使物體從靜止到運(yùn)動(dòng)，怎樣去測(cè)量克服摩擦力的拉力大小，通過自己的測(cè)量感知摩擦力的真實(shí)存在，認(rèn)識(shí)物體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生并受到摩擦力。讓他們從數(shù)據(jù)中自己分析得出結(jié)論以及這樣判斷的依據(jù)，可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力?；赟TEM教育理念的科學(xué)教學(xué)應(yīng)該強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的消化吸收能力。教師應(yīng)該強(qiáng)化引導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生借助其他學(xué)科思維來建立科學(xué)思維，讓知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰Α?/p>

（二）構(gòu)建知識(shí)架構(gòu)，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)

小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)的主要內(nèi)容之一是教會(huì)學(xué)生如何探究未知世界，如何利用已經(jīng)掌握的知識(shí)來認(rèn)識(shí)生活和改造生活，這與STEM教學(xué)法中的“工程”學(xué)科特點(diǎn)是相吻合的?！肮こ獭睂W(xué)科講究的是不斷嘗試、不斷推動(dòng)，而且在嘗試和推動(dòng)過程中又講究“有理有據(jù)”，也就是這個(gè)不斷嘗試的過程是建立在一定的理論及反復(fù)實(shí)踐基礎(chǔ)上，不是“憑空亂造”。因此，一旦將STEM教學(xué)法應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，就能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的態(tài)度，就能激發(fā)學(xué)生對(duì)探究的熱情，并且是在科學(xué)理論指導(dǎo)下的有效探究，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)、質(zhì)疑能力，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

例如，我在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“植物和我們”的時(shí)候，這節(jié)內(nèi)容主要是教會(huì)學(xué)生如何探究植物的器官以及功能，由于現(xiàn)實(shí)中無法獲得肉眼下的植物器官，那么就需要學(xué)生在基本知識(shí)的支撐下來“制作”植物器官，這個(gè)過程就是工程學(xué)上的動(dòng)手試驗(yàn)和不斷探究的過程。我在教學(xué)中會(huì)為學(xué)生提供做植物器官的材料，例如，剪刀、雙面膠、牙簽兒等，然后引導(dǎo)學(xué)生嘗試制作一個(gè)植物器官模型并解釋其內(nèi)部是如何工作的，讓學(xué)生利用工程學(xué)知識(shí)簡(jiǎn)要分析這個(gè)模型的原理。通過這種教學(xué)模式，能促使學(xué)生積極思考植物器官是如何工作的，會(huì)在其他學(xué)科知識(shí)的幫助下來探究這一未知領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維能力和思維品質(zhì)，鍛煉學(xué)生從多角度、全方位思考問題的能力。

教師在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、合作與溝通能力的同時(shí)，要鍛煉學(xué)生自信心。在《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課的合作學(xué)習(xí)中，教師選擇有結(jié)構(gòu)性的實(shí)驗(yàn)材料，利用塑料鉤碼盒側(cè)邊穿孔，讓輪子方便組裝，一開始不出示輪子，讓學(xué)生在探究中引出他們需要的材料，這時(shí)不再是教師提供材料學(xué)生來做，而是學(xué)生需要材料，教師提供，既滿足了學(xué)生的需求，還有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的充分發(fā)揮。

此外，STEM教學(xué)還可以增強(qiáng)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力和科學(xué)認(rèn)知能力，讓學(xué)生自主地去尋找解決科學(xué)問題的方法，以此來增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究興趣，滿足學(xué)生多元化發(fā)展需求。

（三）推動(dòng)知識(shí)踐行，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)應(yīng)用意識(shí)

陶行知生活即教育理念告訴我們，要積極引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)習(xí)的知識(shí)來認(rèn)識(shí)和改造自己的生活，具體到小學(xué)科學(xué)學(xué)科也同樣如此。小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)的主要目的不是為了增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備量，更多的是能夠引導(dǎo)學(xué)生利用掌握的科學(xué)知識(shí)來提高自己的生活質(zhì)量。因此，小學(xué)科學(xué)教師要積極運(yùn)用STEM教學(xué)方法，大力開展實(shí)踐教學(xué)，尤其要充分利用“技術(shù)”學(xué)科的特點(diǎn)，多將科學(xué)知識(shí)有效運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)“科學(xué)”存在的價(jià)值。

例如，我在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“哪種材料硬”這節(jié)內(nèi)容的時(shí)候，會(huì)將學(xué)生帶至實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供幾種不同材質(zhì)的材料，例如，鐵塊、木條、塑料板、泡沫板等，然后引導(dǎo)學(xué)生利用鐵釘在不同物體表面上進(jìn)行刻劃，看一看哪種物品最硬、哪種最軟。通過有效實(shí)驗(yàn)促使學(xué)生對(duì)“哪種材料硬”有了直觀上的認(rèn)識(shí)，對(duì)生活中的一些現(xiàn)象也能有效解釋。

在《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課，以“拉人游戲”為主線，教師通過一節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生用所學(xué)科學(xué)方法來解決生活中的實(shí)際問題。真正體現(xiàn)：科學(xué)來源于生活，應(yīng)用于生活。與生活中的實(shí)例相聯(lián)系，辯證思考摩擦力的利與弊，將摩擦力問題進(jìn)行延伸。將課堂知識(shí)遷移到生活實(shí)際中，提升科學(xué)素養(yǎng)，用知識(shí)遷移推進(jìn)學(xué)以致用。教師應(yīng)當(dāng)充分利用STEM教學(xué)方法，將生活知識(shí)大膽地融入科學(xué)課堂中，積極培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和應(yīng)用意識(shí)，將日常生活中的科學(xué)知識(shí)與教材中的科學(xué)知識(shí)相融合，從而幫助學(xué)生真正理解“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)”這句話的內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生積極踐行自己所掌握的科學(xué)知識(shí)。

綜上所述，隨著教育現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，一些科學(xué)的教學(xué)方法正逐步被小學(xué)科學(xué)學(xué)科教師所采用，其中就包括STEM教學(xué)法。這種教學(xué)方法因?yàn)榫哂械奶攸c(diǎn)與小學(xué)科學(xué)學(xué)科具有異曲同工之處而彰顯出強(qiáng)大的教學(xué)效果。尤其對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)、探究能力的提高、應(yīng)用意識(shí)的養(yǎng)成具有積極的作用，并且能以此為基礎(chǔ)，有效培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，讓科學(xué)展示出強(qiáng)大的生命力與豐富的表現(xiàn)力。