基于STEM教育理念的科學(xué)教學(xué)設(shè)計研究

任雯

科學(xué)學(xué)科作為一門較新的課程出現(xiàn)在小學(xué)階段，為學(xué)生科學(xué)意識及科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)奠定了堅實基礎(chǔ)。但是教師卻面臨著如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)將知識傳遞和灌輸給學(xué)生的巨大難題，特別是小學(xué)學(xué)生的科學(xué)知識應(yīng)用能力及拓展延伸能力并未得到有效培養(yǎng)。STEM教育是歐美等教育發(fā)達(dá)國家率先提出的一種科學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)體系，近年來STEM教育理念逐漸進入中國，它對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)及學(xué)習(xí)應(yīng)用體驗提升具有很強的促進作用，有助于改善小學(xué)科學(xué)教學(xué)局限性較強的現(xiàn)狀。

一、STEM教育概念淺析

STEM教育是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科的英文首字母的縮寫，這四門學(xué)科也是人類社會發(fā)展過程中最為依賴的自然科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)，它們有效覆蓋了人類嘗試探索與實踐應(yīng)用的全過程;STEM教育將這四項內(nèi)容進行了全面融合，對學(xué)生的綜合素質(zhì)展開全面培養(yǎng)，為學(xué)生更好地完成知識學(xué)習(xí)與知識應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。STEM教育理念的全面普及將幫助學(xué)生更加全面地認(rèn)知世界，并引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)與理性的方式解決現(xiàn)實問題，學(xué)生將嘗試通過自己的努力改變世界。

二、基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計原則

STEM教育理念改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式下側(cè)重知識能力灌輸卻忽視知識運用培養(yǎng)的現(xiàn)狀，科學(xué)教師需要圍繞STME教育理念展開深度剖析并充分考慮本學(xué)科特點，明確下列設(shè)計原則：

（一）趣味情境性原則

STEM教育提倡教師運用趣味性教學(xué)方式及豐富多彩的教學(xué)情境向?qū)W生們展示學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注與興趣。而小學(xué)科學(xué)課程在展示知識過程中同樣依賴于科學(xué)實驗，這能夠帶給學(xué)生們非常直觀的學(xué)習(xí)體驗。例如教師可以在充滿水垢的水壺中加入米醋，學(xué)生們很快會發(fā)現(xiàn)水垢神奇地消失了，這使得學(xué)生們迫切渴望知識這種現(xiàn)象發(fā)生的原因，同時也使得學(xué)生了解了科學(xué)知識的巨大現(xiàn)實作用。

（二）探索性原則

STME教育本身具有極強的實踐性，教師在課程設(shè)計過程要著重關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，這將促使學(xué)生更好地完成科學(xué)探索過程，通過自己的探索與嘗試獲取知識、驗證知識，進而加深學(xué)生們對于知識的理解和認(rèn)識。科學(xué)學(xué)科的很多內(nèi)容都需要學(xué)生們通過探究獲取結(jié)果，教師要給予學(xué)生更多動手嘗試的機會，學(xué)生們在不斷嘗試及失敗成功的過程中將形成更強的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）綜合性原則

STME教育體系圍繞四門學(xué)科建立了融合性很強的綜合教育體系，這對于學(xué)生跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)與運用具有非常積極作用。教師要深入理解STME教育理念的綜合性，確保學(xué)生們能夠?qū)⒖茖W(xué)學(xué)科與其他知識進行有效融合。例如STEM教育中的工程就是要將科學(xué)運用于工程實踐，而現(xiàn)實生活中隨處可見科學(xué)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，教師可以安排學(xué)生展開課外拓展參觀，全面了解科學(xué)的具體應(yīng)用細(xì)節(jié)，同時引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進科學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀，全面提升學(xué)生對于知識的綜合把握。

三、STEM理念下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計模型

STEM理念對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的改革與發(fā)展具有很強的促進作用，筆者結(jié)合教學(xué)實踐提出了教學(xué)的教學(xué)設(shè)計模型，這個模型在應(yīng)用過程中經(jīng)過有效調(diào)整及革新取得了良好的教學(xué)效果，其主要流程及內(nèi)容如下：

（一）提出問題，分享交流

教師在科學(xué)知識教學(xué)前首先要明確自己將要開展教學(xué)課程的具體內(nèi)容，圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)目標(biāo);同時教師要側(cè)重于提出學(xué)生們感興趣的相關(guān)科學(xué)問題，激發(fā)學(xué)生的探索欲望與研究興趣。例如在《生命之源——水》的課程設(shè)計中，筆者首先利用視頻向?qū)W生們展示地球上的水資源分布情況，使得學(xué)生對水資源擁有初步的了解，隨后筆者向?qū)W生們提問“地球上擁有那么多的水資源，為什么我們還要節(jié)約用水呢？”以及“我們?nèi)绾尾拍軌颢@得更多的可用水資源呢？”學(xué)生們圍繞問題展開了深入討論分析，筆者適時進入深度講解，共同尋找問題的答案，同學(xué)們也分享了自己的想法與思路，課堂氛圍變得非常活躍，而答案也在分享交流過程中變得逐漸明晰。

（二）探索嘗試，創(chuàng)新研究

科學(xué)學(xué)科內(nèi)的很多問題需要學(xué)生們通過嘗試與驗證去尋找答案，特別是STME教育理念對科學(xué)實踐與融合提出了更高要求，教師必須要激發(fā)學(xué)生們的探索欲望，引導(dǎo)學(xué)生圍繞課程主題展開創(chuàng)新研究，共同尋找問題的解決方案。例如在《觀察水》的教學(xué)中，筆者安排學(xué)生以小組為單位對不同的供水系統(tǒng)案例展開深度剖析，每個小組的學(xué)生根據(jù)自己的分析結(jié)果提出方案的優(yōu)點與缺點，進而在此基礎(chǔ)上共同討論分析，看看哪個小組學(xué)生的總結(jié)最出色、最全面。這個環(huán)節(jié)教學(xué)主要是為了加強對于現(xiàn)有知識及應(yīng)用的理解和認(rèn)識，幫助學(xué)生形成更加具體形象的科學(xué)分析能力。

（三）融合應(yīng)用，實踐開拓

STEM教育理念格外重視學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)，學(xué)生們不僅僅要能夠理解和把握知識，更要能夠有效地應(yīng)用知識。因此教師在完成教學(xué)后要賦予學(xué)生更多實踐嘗試機會，鼓勵學(xué)生將自己學(xué)習(xí)到的科學(xué)知識應(yīng)用于生活或工程實踐，幫助學(xué)生通過制作模型、模擬應(yīng)用、實踐應(yīng)用等方式驗證自己的想法或設(shè)計。例如在《神奇的水》的教學(xué)中，筆者鼓勵學(xué)生在分析交流的基礎(chǔ)上合作設(shè)計一個自來水處理流程并且繪制示意圖，學(xué)生們紛紛運用自己學(xué)到的知識及查閱的資料展開設(shè)計，他們對于相關(guān)知識的理解運用能力得到了進一步提升。

【作者單位：揚州市江都區(qū)國際學(xué)校江蘇】