基于STEM教育理念下的小學科學課堂的實踐研究

倪淵

摘 要：STEM學習教學方式在小學（科學課）階段的運用具有很大的實踐意義。基于項目學習模式的STEM教育在一年級學段中的開展，能夠較好地促進學生綜合素養(yǎng)的提升，尤其在培養(yǎng)學生問題解決能力、技術運用能力上和批判質疑、探究素養(yǎng)的培養(yǎng)上，都能起到很好的促進作用。

關鍵詞：STEM；項目學習；小組合作；小學一年級

一、STEM教育的背景

STEM教育，即橫跨科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數(shù)學（Mathematics）這四個領域的教育，是將這四個大的領域的課程與知識在課堂上進行整合的教育。它并不是單單一門課程，故而強調的是解決問題的理念和方法。STEM教育是當前國際教育界普遍關注的熱點前沿話題。聯(lián)合國教科文組織2015年底通過的《教育2030：行動框架》明確提出：“加強科學、技術、工程和數(shù)學教育，鼓勵學生盡早接觸STEM領域。”2016年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中進一步要求：“有條件的地區(qū)要積極探索信息技術在‘眾創(chuàng)空間、跨學科學習（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學習習慣，促進學生的全面發(fā)展，發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質人才的支撐引領作用。”

二、STEM教育在小學科學中的實踐初探

本文以個人在小學一年級開設的《做個小鳥的家》STEM課為例，探討一年級基于STEM教育理念下的小學低年級工程思維培養(yǎng)的實踐與研究。

（一）“做個小鳥的家”為STEM主題PBL活動中包括的概念和內涵

S：生物的多樣性、建筑的穩(wěn)定性、三角形力學、基礎的數(shù)據概念；T：工具的使用、調整與修正解決實際問題的技術；E：問題解決、工程搭建、建模設計、結構設計；M：體會數(shù)學多圖形運用、立體圖形的認識和運用、三角形穩(wěn)定性。

（二）探索實踐，搭建完善

在搭建與完善之前，學生已經完成了小鳥的家的討論和設計。

師：同學們，誰能來說說，通過前面的學習你們都有什么收獲呢？

生1：我們在搭建之前都進行了圖紙的繪畫。

生2：我們進行了4人的小組合作，一個人無法搭建，我們4個人共同努力可以相互幫助。

師：但是上節(jié)課結束時，同學們又發(fā)現(xiàn)了自己搭建的“家”有些問題，誰能來和大家分享一下，都發(fā)現(xiàn)了哪些問題？

生1：我們的家會晃來晃去，不牢固。

生2：我們搭建的家，有生活中用不到的功能。

師：那這么多問題中，大家覺得哪個問題最重要？

生：房子不牢固。

師：那今天我們就一起來解決這個最重要的問題，讓小鳥的家變得更牢固。

本環(huán)節(jié)中最終作品需要以項目作品為導向，討論搭建過程中學生不斷發(fā)現(xiàn)的問題。項目從生活中來，但一年級的學生很容易制作一個想象中的家，很容易與實際情況有出入。于是，發(fā)現(xiàn)問題解決問題和培養(yǎng)學生自主解決問題的能力很重要。在本環(huán)節(jié)中也是工程學習的過程，通過前面的學習和問題的提出，讓學生明確并定義工程問題，通過小組合作的形式和自主學習的方式進行探究合理的解決方案，充分加入工程的思想。目標是設計出反映科學實驗本質的實踐活動，并激勵學生使用并理解科學和工程模型的實驗。在活動過程中，學生也在慢慢體會結構中三角形帶來的穩(wěn)定性等問題。

因培養(yǎng)對象學段較低，項目難度盡量貼近一年級學生的生活實際，更高的年級隨著理解能力的提升，在工程方面、科學方面可以繼續(xù)挖掘，包括材料使用、工程參數(shù)標注、工程造價等問題。

三、總結延伸

本課例從小項目小環(huán)節(jié)出發(fā)，從學生身邊的實際生活出發(fā)：讓學生自主體會知識、體驗探究學習，提升綜合素養(yǎng)。從開始的問題導入到學生自主設計小鳥的家，再到初次搭建以及調整和完善，每一次學生都能通過自主的探究學習，感受知識的獲得與運用。而一年級學生的團隊意識、分享意識還模糊不清，從2人一組的伙伴學習到4人一組的小組合作，如何分工、如何合作都是他們需要在這樣的過程中進行嘗試、鍛煉的。學習時，對于小組存在的不同的學情和學習進度的問題，利用平板的學習手冊的學習方式，很好地解決了不同學生的實際學習情況。同時，對于一年級學生來說文字的記錄相對困難，所以，整個過程采用了“訊飛”語音輸入的方式記錄，也讓孩子在科技手段帶來的豐富體驗中增強學習興趣。

STEM教學方式在小學（科學課）階段的運用具有很大的運用和實踐意義，傳統(tǒng)單課學習模式中，學生往往更注重獲得知識。而STEM的學習模式，能讓學生在學習的過程中學習知識、領會知識、運用知識，最終促進學生的全面發(fā)展。同時在課程中充分加入了工程核心思想，讓孩子通過確定問題、制訂合理的解決方案、分析解決方案、優(yōu)化解決方案最后相互交流的過程進行學習和實踐。希望通過STEM的學習模式，從低年級開始就培養(yǎng)學生根據自身特點發(fā)展核心素養(yǎng)：擁有文化基礎、社會意識、科學精神，鼓勵批判質疑，促進全面發(fā)展。但是，在本次的探索過程中，對于學生的評價體系依舊值得再去探索和嘗試。希望通過本次案例，能夠引發(fā)讀者思考，如何更有效地開展一年級學生的STEM教育教學方式，為進一步培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)而努力。

參考文獻：

[1]羅伯特·M·卡普拉羅，瑪麗·瑪格麗特·卡普拉羅，詹姆斯·R·摩根.基于項目的STEM教學[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上海科技教育出版社，2016.

[2]埃里克·布倫賽爾.在課堂中整合工程與科學[M].周雅明，王慧慧，譯.上海：上海科技教育出版社，2016.

編輯 溫雪蓮