STEM教育理念對小學科學教學的啟示

王智紅

【摘要】STEM教育具有整合性、體驗性、探究性、合作性等特征，對培養學生創新精神和實踐能力將起到重要作用，也給小學科學課程改革提供了新思路和方法。本文概述了STEM教育的起源、發展與特征，分析了當前小學科學課程教學的問題與困惑，并提出我國小學科學課程教學改革的幾點思路。

【關鍵詞】STEM教育 小學科學教學 啟示

青少年科學素質的培養關系國家未來科技及社會發展水平，STEM教育打破了傳統分科教學中學科間的界限，為小學科學教育改革提供了全新的思路和方法，受到世界各國的廣泛關注。近兩年正迅速融入我國的小學科學教學。

一、STEM教育的起源與發展

STEM教育是20世紀80年代初美國政府為解決科技人才培養的瓶頸提出的。1986年，美國國家科學委員會發表了《本科的科學、數學和工程教育》，被視為STEM教育的開端。20世紀90年代初，美國國家科學基金會最先使用了SMET，后來被STEM取代，代指科學、技術、工程和數學課程。

進入21世紀以來，STEM教育得到了美國政府的大力支持，美國國會、美國四院聯合體、美國國家科學院、美國國家工程院等相繼出臺了一系列國家層面的報告，政府下撥專項經費培訓STEM師資，切實支持STEM教育的發展。2009年，美國州長協會發布《成功的K-12階段STEM：確認科學、技術、工程和數學的有效途徑》，明確了在中小學實施STEM的計劃，使得STEM教育貫穿于K-12教育（從幼兒園到高中）全過程。

STEM教育理念一經提出，得到了世界各國的關注與響應。英國、日本、加拿大、以色列等國家開展了一系列項目和計劃，通過整合多種社會資源、改革課程教學、培訓STEM教師、開設網絡課程與研修項目等方式，開展綜合性跨學科的STEM教育，推動公民創新能力與實踐能力的培養。

二、STEM教育的特征

STEM教育是科學、技術、工程和數學（Science，Technology，Engineering and Mathematics）四個英文單詞首字母的縮寫。四個英文單詞分別代表了四門獨立的學科領域但跨學科、整合性是STEM教育區別于傳統的分科教育的典型特征。目前，世界各國學者對STEM的教育概念理解還在不斷深化完善中，我們可以歸納出STEM教育的幾個特征。

（一）整合性

整合性是STEM教育區別于傳統分科教學的核心特征，在運用學科知識解決實際問題時，STEM教育強調各學科有目的地融合。因此，在授課過程中，要求教師打破傳統的學科內容框架，跨越學科間的界限，用整合的方法進行教學，利用各學科之間相互關聯的知識，從不同角度解決問題。

（二）體驗性

在教學方法上，STEM教育將工程設計的思想融入教學中，學生通過參與高質量的體驗性學習活動，完成知識的學習與建構，并提升個體對知識的認知深度。

（三）探究性

STEM教育一般以項目實施為基礎，其過程遵循提出任務、設計項目方案、動手操作、交流反饋等環節，學生作為項目的設計者，在解決項目問題的過程中探究科學知識的生成、培養科學思維、科學品質和創新能力。

（四）合作性

STEM教育注重群體協作。學生完成項目任務的過程離不開教師、同學、家長，以及企業家、科學家等社會力量的幫助，在與他人合作交流的過程中相互幫助、相互啟發，多角度獲取信息，最終完成項目并獲取知識。

三、我國STEM教育的現狀

我國的STEM教育處于起步階段。2015年9月，教育部發布了《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》，建議學校探索STEM教育新模式。2016年1月19日，國家教育部頒布了新版《義務教育小學課程標準》，在實施建議中，明確提出了跨學科的STEM項目學習方式，并鼓勵科學教師運用于教學實踐中。

自2015年以來，STEM教育得到了我國教育界的關注。2015年，上海舉辦了兩場STEM教育有關的活動，吸引了600余所中學參與探索STEM教育課程。上海、北京和江蘇省、浙江省部分學校率先引入STEM教育理念，進行STEM教育課程的開發與探索。2016年1月，“上海STEM云中心STEM課程黃浦基地”正式成立，目前正在進行的STEM教育課程的開發與案例研制。2016年3月，江蘇省有26所學校首批試點了STEM教育教育項目，旨在培養學生的創新精神和實踐能力。

四、我國小學科學教育的問題及困惑

自2001年全國基礎教育課程改革以來，我國小學科學教育在培養學生科學思維、科學探究能力等方面取得了顯著的成績，但由于應試教育的影響，仍存在諸多問題。雖然提出了探究式學習的理念，但教師關注的目標仍然高效地將知識傳授給學生，而學生作為知識的接受者，并未真正體驗到知識生成的過程。

科學課標中對各領域的主要概念均有詳細的說明，其內容體系仍依照傳統的分科教學，知識點之間的邏輯關系也局限于學科范疇，沒有很好地體現學科之間的融合。各省市、各學校在編制教材、設計課程時仍然以知識傳授作為核心目標，其他維度的目標也都是圍繞知識目標進行設計的。如何突破以知識內容為取向，真正實現跨學科、綜合性、探究性，成為我國當前中小學科學教育亟待擺脫的困惑。

五、STEM教育對我國小學科學教學的啟示

STEM教育在我國尚屬新興領域，還未形成完整的理論體系和操作模式，國外STEM教育的成功經驗和教學模式，值得我們借鑒。

（一）整合課程設置，實現跨學科學習

STEM教育是一種基于項目的體驗式學習，在課程設計、課程組織方面，實現了跨學科學習的重大突破。我國目前的小學科學教育多采用分科教學模式，即生物、物理、化學等學科內容分別由不同教師負責授課，各學段、各單元之間學科界限清晰，并未真正考慮到學科之間的聯系。STEM教育中基于項目的學習模式為我們整合小學科學課程提供了好的參考，各地市教育部門、各學校組織專門人員，應在認真研讀科學課程標準的基礎上，結合當地資源特點，打破學科界限，開發、編寫、研制適合當地教學實際的科學教材，實現跨學科學習。

（二）精心創設情境，體現課程的實踐性

STEM教育以項目的設計與實施為載體，在解決實際生活問題的過程中，使學生獲取學術性知識。我們在開展小學科學課程教學時，要在分析學習者特征、前概念水平和學習資源的基礎上，精心創設情境，從社會生活中找問題，從學生身邊找問題，開啟學生思維，激發學生興趣，問題的設計旨在還原知識在生活中的運用，使學生在解決問題的情境中開始知識的主動學習和建構。

（三）引入工程設計的方法，培養學生科學探究能力

STEM教育引入工程設計的原理，教師提供關于某主題的背景信息，或完成該主題的模糊任務，各小組學生利用學習資源，運用多學科的知識和技術，自主提出問題，設計項目方案，在項目任務的完成過程中實現學習過程。因此，小學科學教師在實施探究教學時，應借鑒基于項目的STEM學習模式，進行課堂教學改革與創新，最大程度發揮學生的潛能，使學生在科學探究的學習活動中實現知識的獲得與探究能力的提升。endprint