在科學教學中融入STEM教育理念的思考

何林

STEM（科學、技術、工程、數學）教育的核心在于創新思維的培養，在不同的學科范疇內搭建一個知識平臺，為學生提供認識整體世界的機會。這種跨學科的教學方法既能緩解傳統教學中各學科知識割裂的情況，也能使學生的綜合解決問題能力得到進一步的提升。在本文中，筆者想探討的是如何在小學科學教學中融合STEM教育理念，將不同領域的學科知識與技能整合到科學教學中去。

一、科學課中融合STEM教育理念的意義

1. 信息時代的環境特征。當今社會信息產業鏈高度發達，信息知識的飛速增長已遠遠超過了以往。知識的增長速度使教育無法面面俱到，任何一門獨立的學科都無法滿足人類對知識的渴求，只有不斷融合才能跟上飛速發展的信息時代。這也正是我們迫切需要引入STEM教育的原因所在。

2. 科學課程學習的目的在于學會遷移并應用于生活。科學課程的宗旨在于培養學生的創新與動手能力，關鍵在于訓練學生的學習遷移能力。而STEM教育的理念恰恰就是將這些進行整合，讓學生懂得如何運用“善學”能力探索科學，真正明白什么是“學會學習，學會應用”，強調動手做和主動探索，彌補了傳統科學教學中的不足之處。

3. 解決問題的能力在現代教育中的重要性。傳統的教育模式常常會培養出“有腳不會走，有腦不會想，茫然不知所措”的學生。為避免這種情況，STEM教育讓學生圍繞問題開展原創性探究，做到徹底放手，不僅培養了學生設計與解決問題的能力，還間接凸顯出了小學科學課程的宗旨所在，對學生今后的發展具有積極意義。

4. 學生能力的培養對今后發展的意義重大。美國科學理事會的研究報告中提出了對未來人力資源的要求：具有創造性的解決問題的能力、綜合的溝通能力，具有良好的適應性，有自我管理的能力、個人發展的能力、系統思維的能力。在STEM教育的進行過程中，學生的能力在潛移默化中得到了提升和鍛煉，對學生在今后的發展具有一定的奠定性意義。

5. 教師扮演的角色發生變化，應突出學生的主體地位。在現代科學課程的教學中，教師的主導地位在下降，而另外一種身份則會被強化——引導者、促進者、顧問。教師在學生獲取知識的過程中開始扮演證實者與解釋者的角色，打破以往教師一味灌輸的“傳道授業者”形象，突出科學探究活動的本質，激發學生的創造性思維。在這一過程中，STEM教育理念的引入有很大幫助。

二、STEM教育理念對現有科學課教學方式的改變

現在大部分的科學活動課都是匆忙結束，但科學探究在短短的40分鐘課堂教學中是無法完成的。若將STEM教育理念注入現有的課堂，則可以演變為針對性地提出一個問題，要求學生就此問題開展原創性研究。學生必須通過各種技術方法去搜集信息和分析數據，不斷重復地進行測試并改進事先設計的探究方案，最終對研究成果進行交流與分享。這種教學過程看似雜亂無序，實際上對學生能力的培養是大有益處的。以蘇教版五年級“神奇的機械”一單元為例，基于STEM教育理念，可以以“總—分—合”的設計思路對這單元的課進行整體的知識建構。先讓學生在“總”的程度上對“機械”有個初概念；然后對四種簡單機械進行“分”的引導探究，做到每一節課針對教學目標就拋出一個問題讓學生自主研究，以此達到整個單元內容的融會貫通；而“合”從字面上就是整合的意思，即從力傳遞的角度去慢慢引導過渡到本單元的重難點——理解分析簡單機械的組合上。利用這種模式，教學效果比之前傳統的傳授式提高很多。

三、如何用STEM教育理念進行科學教學

整體來看，STEM所陳述的各目標彼此獨立又互相關聯，要實現所有維度的目標和要求，唯一要做的就是“合”。因此，除了與科學課程教學融合外，還要整合多種教育教學方法與策略。

1. STEM科學教育活動設計和實施需要考慮的因素。在科學課程的整體設計思路上，要考慮到實際的工業情況和生活情境，巧妙地結合科學問題與工程技術。同時，合理規劃教學結構對課堂教學也有重要作用。如《認識液體》一課，要求學生了解液體的黏稠度不同這一知識點，在教學的設計上便要考慮到不同液體的選取，圍繞課程目標展開，提出“如何讓黏稠度高的液體更容易流動”的問題。這樣更自然地引導學生從測量和改變液體的流動性的角度去思考，從而將思路過渡到研究和解決工業問題，凸顯整合的意義。

2. 通過STEM教育理念提高學生學習主動性。在小學階段，科學問題大部分源自生活與自然，教師在教學中應盡量提出有挑戰性的問題，以激發學生的好奇心。但這從某種程度上來說，也增加了教學中的不確定性，這樣開放的課堂要求教師提高對課堂的把控能力。而在STEM教育教學中，教學的核心也更多關注的是學生的發展。以《搭橋梁》一課為例，教材內容只有幾張簡單的圖片，怎樣將這節課上得富有新意又充實是個需要思考的問題。筆者立足于STEM理念，讓學生在課堂上分小組采用自己的方式去探索三角形與正方形的特點，摸索有哪些方法可以用來加固正方體和立方體，從而慢慢揭示這節課知識點——結構的穩定性，最后得出結論：結構的穩定性受其形狀、材質、連接方式的影響，三角形是最穩定的結構。以這樣的思路實施課程，筆者發現課堂上學生的主動性得到了提高，并且對原本陌生的科學原理和工程技術有了一個更深層次的理解。剛接到任務時，學生會有一定的壓力，但在小組合作的幫助下及發散思維的推動下，學生會經歷“柳暗花明又一村”的過程性變化。營造這樣的課堂氛圍，在提升學生學習主動性之余，也能產生師生之間的情感碰撞。

3. 運用STEM教育理念促進科學知識和實踐相結合。灌輸式教學是現有課堂常見的模式，這種脫離本質的“說”，會讓學生對科學課產生走過場、“虛無縹緲”的感覺。相反，“做”是STEM理念下科學活動的生命力。只有在教學中讓學生做到“知識”與“實踐”的統一，讓其將課上所得與生活融為一體，學以致用，才能真正體現“實踐出真知”的教育理念。以“養蠶經驗交流會”為例，傳統教學方式是利用幻燈片、視頻等媒體設備讓學生了解養蠶的相關知識，顯得課程乏味無趣。而融入STEM理念的教學是讓學生真正參與養蠶的過程，觀察抽絲等一系列活動，讓學生親手實踐，發現問題，再通過小組討論來研究，能有效解決現有科學活動課存在的脫離實踐的問題。在融入STEM理念的科學活動課中，教師帶領學生一同探索未知新鮮豐富的教育時空，能讓每一個學生都在課堂中感受到開放自主帶來的快感，能為學生注入活力，激發他們學習科學的興趣。

（作者單位：福建省福州金山小學 責任編輯：莊嚴 黃曉夏）