基于STEM 理念下的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐
——以《保護(hù)雞蛋》一課為例

朱穎泉

2017年，中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》。同年，教育部印發(fā)新的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，加入工程實(shí)踐和跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式建議，而這兩方面正是STEM教育理念的重要特征。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，嘗試在STEM理念下的教學(xué)實(shí)踐，是非常必要的。

一、STEM教學(xué)，注重從實(shí)際項(xiàng)目入手

STEM教學(xué)理念是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。而項(xiàng)目的確立，需要從多個方面考慮。首先，項(xiàng)目應(yīng)來源于生活中的實(shí)際問題。其次，項(xiàng)目應(yīng)能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，項(xiàng)目的難度應(yīng)從學(xué)生角度考量，不宜太難，讓學(xué)生無法入手，也不應(yīng)太易，不具挑戰(zhàn)性。

例如，在《保護(hù)雞蛋》一課中，教師播放宇航員乘坐返回艙從空中回到地面的視頻時(shí)講道：“讓宇航員安全地回到地面，是科學(xué)家需要解決的一個難題。這時(shí)，返回艙就起到了一個很好的保護(hù)作用。在課堂上無法研究真正的返回艙，但我們能否給常見的雞蛋制作一個保護(hù)裝置，讓雞蛋落到地面，但不碎。”由真實(shí)的情境導(dǎo)入，讓學(xué)生心中產(chǎn)生震撼的效果。再通過合理的引導(dǎo)，讓學(xué)生明確本節(jié)課的目的。當(dāng)教師出示課題時(shí)，很多學(xué)生都表示出了濃厚的興趣，在學(xué)生看來，“保護(hù)雞蛋”既好玩又有挑戰(zhàn)性。

真實(shí)情境的引入，轉(zhuǎn)移到生活中的難題上，貼近學(xué)生的認(rèn)知，利于學(xué)生從實(shí)際角度去思考探索。同時(shí)，讓學(xué)生明確課堂的研究項(xiàng)目是設(shè)計(jì)制作一個保護(hù)裝置，讓學(xué)生意識到，整個學(xué)習(xí)是圍繞這個項(xiàng)目，是為了突破項(xiàng)目。

二、STEM教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐探索

STEM教學(xué)的工程實(shí)踐探索，是解決實(shí)際難題的一個過程。這個過程包括：設(shè)計(jì)、改進(jìn)、制作，再設(shè)計(jì)、再改進(jìn)、再制作等多次重復(fù)的步驟，只有不斷地改進(jìn)方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能制作出更好的創(chuàng)意作品，從而解決問題。

例如，在《保護(hù)雞蛋》的教學(xué)中，教師先啟發(fā)學(xué)生思考：“雞蛋在平常情況下，落地會碎，找出雞蛋易碎的原因。”學(xué)生找出雞蛋的殼比較脆、薄，地面硬，雞蛋落地的速度快等原因。教師適時(shí)提出問題：“怎樣才能讓雞蛋不碎呢？”學(xué)生很快意識到要從其原因入手，找到加厚雞蛋殼、給地面鋪一些材料以及減慢雞蛋下落的速度等方法。當(dāng)學(xué)生解決問題的思維層層深入后，教師再向?qū)W生出示一些材料，讓他們根據(jù)材料，分小組進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、制作、嘗試。通過“找出原因—想出策略—合理設(shè)計(jì)—交流論證—嘗試制作—實(shí)際檢驗(yàn)—深挖原因—優(yōu)化設(shè)計(jì)—制作檢驗(yàn)”這條思路，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。

三、STEM教學(xué)，提高學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力

STEM教學(xué)強(qiáng)調(diào)合作性，在過程中培養(yǎng)學(xué)生的合作能力。項(xiàng)目的解決，工程實(shí)踐的探索，本就是在小組相互幫助、相互啟發(fā)下進(jìn)行的，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，共同找出原因，進(jìn)行設(shè)計(jì)、評價(jià)、制作等，同時(shí)，教師也要注意以小組成員的共同表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)。

在《保護(hù)雞蛋》的教學(xué)實(shí)踐中，處處體現(xiàn)了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)。組內(nèi)合作，討論出雞蛋會碎的原因、設(shè)計(jì)制作出合理的保護(hù)裝置；組間合作，交流論證設(shè)計(jì)的合理性、實(shí)施的難易性等；班級合作，找出失敗小組的原因，給出合理的建議。學(xué)生只有經(jīng)歷多層次、多方位的合作學(xué)習(xí)，才能提高合作學(xué)習(xí)的能力。

總之，STEM教學(xué)不是單純地對各學(xué)科知識的簡單融合，而是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，更關(guān)注對學(xué)生合作、創(chuàng)新以及解決實(shí)際問題等能力的培養(yǎng)。