新時期STEAM教育理念下的小學科學教學分析

【摘要】相比傳統(tǒng)的教學活動，STEAM教育理念的跨學科性以及體驗性特征更能夠為學生綜合素養(yǎng)的形成奠定良好的基礎。教師在STEAM教育理念下，注重學生的學習體驗以及知識習得，能夠更高質(zhì)量地開展教學活動。文章著重分析STEAM教育理念下的小學科學教學活動開展策略。

【關鍵詞】STEAM；教育；小學；科學

作者簡介：方勇（1975—），男，江蘇省揚中市新壩中心小學。

跨學科知識學習已經(jīng)成為新時期小學科學教學工作開展的重要方向。依托STEAM教育理念的小學科學教學能夠充分凸顯學生的主體地位，促進學生未來學習生活必備素養(yǎng)的形成。小學科學教師需要不斷優(yōu)化教育理念，高質(zhì)量落實STEAM教育。

一、核心概念界定

（一）STEAM教育概述

STEAM教育包括科學教育、技術(shù)教育、工程教育、藝術(shù)教育以及數(shù)學教育。教師通過科學教育能夠培養(yǎng)學生的科學觀念，引導學生掌握科學領域中的相關知識；通過技術(shù)教育以及工程教育能夠進一步促進學生實踐能力的提高，促進學生綜合素養(yǎng)的形成；通過藝術(shù)教育能夠提升學生的人文藝術(shù)素養(yǎng)；通過數(shù)學教育能夠引導學生著重探究數(shù)學知識在各領域中的實際應用，在提高學生推理能力、計算能力的同時幫助學生理解數(shù)學學科的應用價值。

（二）STEAM教育理念的核心特征分析

1.跨學科性

跨學科性是STEAM教育理念的直觀體現(xiàn)，也是STEAM教育理念與傳統(tǒng)教育理念的顯著差異。教師在應用STEAM教育理念期間，分別在科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學領域中尋找教育資源并將其整合在一起，再通過落實多元化教學策略以及設立各種教學目標的方式，要求學生將各學科知識融會貫通，從而能夠潛移默化地培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力。

2.體驗性

STEAM教育理念下的教學活動具有較強的體驗性。學生無論是利用數(shù)學、工程還是藝術(shù)等領域的相關資源開展學習活動，都需要在不斷實踐的過程中探索新的學習思路以及學習方法。基于STEAM教育理念的教學活動主張學生充分發(fā)揮自身的主觀能動性，通過自主探究以及合作學習等多元的方式解決實際問題。部分教師應用STEAM教育理念時，能夠發(fā)揮學生的主觀能動性，結(jié)合學生實際生活開展教學活動，進一步凸顯了STEAM教育理念的體驗性特征。

3.情境性

情境性是指應用STEAM教育理念時，學生的知識習得并不是通過外界灌輸，而是在特定的教學情境內(nèi)由學生結(jié)合自身已有的知識結(jié)構(gòu)進行深度分析，并與學習環(huán)境產(chǎn)生交互獲得新知。因此，情境性是確保STEAM教育理念的應用價值得到有效發(fā)揮的重要特征，也是確保教學活動高質(zhì)量開展的重要條件。

4.設計性

設計性是指應用STEAM教育理念時，學生需要設計出最終成品，從而依托成品展示自身的知識運用能力及知識遷移能力。

二、STEAM教育理念下的小學科學教學設計原則

（一）整合性原則

STEAM教育理念下，教師需要結(jié)合自身的教學經(jīng)驗、各學科的教學內(nèi)容以及校園文化等多個方面進行分析，確保能夠為學生設計一套由簡單逐漸變?yōu)閺碗s的教學序列，引導學生從各個學科領域當中尋求解決問題的方式，促進學生認知的螺旋式上升，幫助學生在各項實踐活動中形成科學素養(yǎng)。因此教師需要遵循整合性原則，以此實現(xiàn)人文藝術(shù)教學與自然科學教學的有機統(tǒng)一，為學生的全面發(fā)展提供堅實的保障。

（二）探究性原則

探究是學生學習小學科學知識的主要方法。學生的思維能力相對薄弱，教師在開展教學活動時需要以學生的形象思維為主，為學生提供可視化以及直觀化的教學用具。

此外，教師需要為學生設計探究問題。問題的設計需要匹配學生認知思維發(fā)展的規(guī)律，倘若教師為學生設計的探究問題難度較高，將難以有效激發(fā)學生的學習興趣；倘若教師為學生設計的探究問題過于簡單，將無法確保學生能夠整合其他學科的資源解決問題。因此教師需要確保探究問題具有梯度性，幫助學生在探究的過程中提高操作技能，培養(yǎng)學生的科學探究精神。

（三）過程性原則

STEAM教育理念下，教師對學生學習過程的評價主要以過程性評價為主。如教師關注學生在實際學習期間的行為動機以及學習思維的變化情況，并通過過程性評價與終結(jié)性評價結(jié)合的方式了解學生課程學習目標的完成情況。教師遵循過程性原則，更關注學生在學習過程中各項學習能力是否得到有效提高，同時也更關注學生在經(jīng)過一段時間的學習后綜合水平的發(fā)展情況。

三、STEAM教育理念下的小學科學教學設計框架

（一）明確問題

以蘇教版科學三年級上冊第3單元“固體和液體”為例，教師可以要求學生結(jié)合固體與液體之間的區(qū)別設計一款產(chǎn)品，讓此產(chǎn)品能夠同時容納固體和液體。首先，教師需要引導學生詳細探究關于此產(chǎn)品的各項工作原理、產(chǎn)品材質(zhì)以及產(chǎn)品功能，同時還需要引導學生明確自己需要利用哪種輔助材料完成產(chǎn)品的制作。其次，教師需要引導學生從受眾群體的角度出發(fā)，探究自己設計的產(chǎn)品適合哪些群體。當學生經(jīng)過一段時間的溝通交流后，教師可以為學生分配具體的任務，并制訂完成任務的計劃。最后，教師需要引導學生在規(guī)定的時間內(nèi)探究此產(chǎn)品能夠解決哪些問題以及為什么此產(chǎn)品的設計是有效的。

（二）有效指導

在學生正式制作產(chǎn)品前，教師需要引導學生通過頭腦風暴等活動制訂計劃，再引導學生結(jié)合自身的實際情況選擇合適的框架，將想法融入其中。在此期間，教師需要著重關注學生的學習動機，倘若部分學生對設計的內(nèi)容產(chǎn)生認知偏差，教師則需要給予有效指導，但不能過多地干預。此外，教師在學生將設計方案落實到實際應用時，可以通過巡視對學生的設計方案提出整改意見，確保能夠有效指導學生的實踐過程。

（三）產(chǎn)品改進

產(chǎn)品改進能夠幫助學生從多個維度了解產(chǎn)品存在的實際問題。為發(fā)揮產(chǎn)品改進環(huán)節(jié)的重要價值，當實物產(chǎn)品落地后，教師需要引導學生進行一系列的測試，并將相關數(shù)據(jù)記錄在實驗記錄單中。此時，教師引導學生進行小組展評，對于存在問題的產(chǎn)品，學生需要做進一步改進，并進行二次效果檢驗。

（四）評價測試

在評價測試階段，教師需要組織學生采用生生評價等多元化教學評價方式，小組成員之間相互監(jiān)督，對對方的學習過程進行評價。多元化教學評價方式能夠幫助學生進一步明確自身的問題所在，學習他人的先進經(jīng)驗，從而解決自身的實際問題。

四、STEAM教育理念下的小學科學教學實踐

筆者以“探究保溫杯”的教學為例，探究STEAM教育理念下的小學科學教學實踐。筆者之所以選擇保溫杯作為產(chǎn)品設計的原型，是因為學生已經(jīng)通過學習蘇教版科學三年級上冊第1單元了解了熱空氣和冷空氣；通過蘇教版科學五年級上冊第2單元學習了熱傳導、熱對流以及熱輻射等相關概念，具備了一定的理論基礎。此外，筆者通過教學觀察發(fā)現(xiàn)學生已經(jīng)能夠借助信息化工具尋找輔助資源。

（一）明確目標

筆者組織學生開展調(diào)查活動，要求學生調(diào)查現(xiàn)實生活中的保溫杯是否存在設計不合理之處，并要求學生結(jié)合自身的認知探究保溫杯除了能夠發(fā)揮保溫功能，還能夠起到哪些作用。在調(diào)查過程中，學生可以與同學進行交流，也可以利用互聯(lián)網(wǎng)平臺查閱相關資料。接著，筆者為學生發(fā)放白紙，要求學生分別從保溫杯的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及外形等多個方面寫下自己的設計想法，并為自己設計的保溫杯起一個有趣的名字。

（二）明確要點

保溫杯設計的方式多種多樣，為確保教學的有效性，筆者依托線上教學平臺為學生提供關于保溫杯的工作原理以及關于塑料、金屬等材料屬性的教學視頻。學生通過視頻，認識到每一種材料都有它的特點，可以把有不同特點的材料組合起來，做成可以在較長時間內(nèi)保持溫度的杯子。如此，學生通過觀看視頻，借助思維導圖明確了設計要點。

（三）原型設計

學生對保溫杯的各種理論知識已經(jīng)具有較為清晰直觀的認知，此時筆者引導學生結(jié)合自己設計的思維導圖與小組成員進行保溫杯的原型設計。學生在設計初期不可避免地會遇到各種問題，筆者充分發(fā)揮自身引導者的作用，鼓勵學生耐心設計，并且在必要的時候為學生提供一定的指導。

在學生進行原型設計的過程中，筆者指導學生完成科學寫作以及造型設計的任務，理清原型設計的思路［1］。在科學寫作中，學生需要以三視圖的方式繪制保溫杯的外觀形態(tài)設計圖，標注保溫杯的杯體、杯蓋、密封圈、開關、杯嘴以及膠墊等部分，并在每一部分下寫出自己的設計心得。在造型設計任務清單中，學生需要將科學與藝術(shù)融合，從藝術(shù)審美的角度出發(fā)，詳細闡述保溫杯造型的設計思路以及靈感來源［2］。

（四）作品改進與評價測試

筆者為學生制訂詳細的保溫杯質(zhì)量要求，如確保熱水每分鐘溫度下降不能超過2攝氏度，倘若保溫杯沒有達到質(zhì)量要求，則需要改進作品并進行二次測試。在測試過程中，筆者為學生提供80攝氏度的熱水，要求學生將熱水放在保溫杯內(nèi)5分鐘，并測量熱水每分鐘溫度的變化情況，以此測試保溫杯的保溫效果。當所有學生的作品均達到質(zhì)量要求時，筆者引導學生進行自我評價以及相互評價，同時筆者對學生的探究過程以及最終結(jié)果進行全面的評價，促進學生進一步優(yōu)化自己的作品［3］。

（五）引導學生進一步探究

為進一步提高科學課程的教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力以及創(chuàng)新思維能力，筆者引導學生探究科學知識的內(nèi)涵，將科學知識放在真實情境中，促進學生領悟科學知識與其他學科知識的內(nèi)在邏輯關系。如此，學生能夠在學習的過程中不斷接受新知識，并且敢于質(zhì)疑，積極結(jié)合具體情境思考問題。

此外，筆者要求學生在完成“探究保溫杯”任務期間，認真反思遇到的問題，探究問題的最優(yōu)解決路徑，以此實現(xiàn)深度學習。由于學生具有較強的個體差異性，不同學生的學習能力、科學素養(yǎng)各不相同，因此筆者在必要的情況下給予學生適當?shù)膸椭椭С?。當學生對某一領域的知識存在認知偏差時，筆者為學生進行詳細的講解，幫助學生掃清知識障礙，進一步引導學生深入探究知識的內(nèi)涵。

學生完成“探究保溫杯”的任務后，筆者引導學生結(jié)合其他領域的知識，利用杠桿原理以及力的傳遞原理制作一個自動倒水裝置，引導學生進一步探究溫度的變化規(guī)律、杠桿原理以及力的傳遞原理相結(jié)合能夠迸發(fā)出怎樣的科學創(chuàng)新，從而發(fā)揮STEAM教育理念的價值。

結(jié)語

綜上所述，STEAM教育理念下的小學科學教學實踐能夠充分激發(fā)學生學習的主觀能動性，有效引導學生從科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學等多個維度探究解決問題的策略。教師應用STEAM教育理念，創(chuàng)新小學科學教學的策略，促進學生合作交流、動腦設計、動手制作，能夠真正做到滿足學生的學習需求，為小學科學教學課程賦能。

【參考文獻】

［1］楊金勇，王夢珂.STEAM與創(chuàng)客教育整合課程體系研究：以小學科學為切入點［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2021，31（10）：118-124.

［2］許佳.STEAM教育理論下小學科學單元主題活動的教學探究［J］.遼寧教育，2021，No.654（21）：35-39.

［3］吳章德.基于中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的小學STEAM教育實踐與探索：以教科版小學科學教材拓展為例［J］.教育與裝備研究，2018，34（09）：19-22.