讓科學(xué)教學(xué)與STEM教育完美融合

孫衛(wèi)紅

STEM是一門集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科于一體的融合性課程，STEM教育意在培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)，即科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)與數(shù)學(xué)素養(yǎng)，它具有極強(qiáng)的跨界性與綜合性。小學(xué)科學(xué)是一門指向?qū)W生科學(xué)素養(yǎng)啟蒙的學(xué)科課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)能力、科學(xué)習(xí)慣、科學(xué)精神等科學(xué)素養(yǎng)。STEM與科學(xué)在差異之中存在共同之處，兩者均以培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)為宗旨，為學(xué)生的發(fā)展奠基，都以問題解決為驅(qū)動(dòng)，以自主探究為核心。因此，科學(xué)課程可以作為STEM教育的實(shí)施載體，將STEM教育理念滲透于科學(xué)教學(xué)之中。當(dāng)科學(xué)遇上STEM，又會(huì)擦出怎樣的火花呢？兩者怎樣才能達(dá)到有機(jī)的融合呢？我在小學(xué)科學(xué)課堂中致力于STEM教育理念的滲透研究，以期科學(xué)教學(xué)與STEM教育實(shí)現(xiàn)完美融合，現(xiàn)以《齒輪的奧秘》一課教學(xué)為例，談?wù)効茖W(xué)教學(xué)中滲透STEM教育的策略。

一、選擇適切性主題，確立研究任務(wù)

“正是問題激發(fā)人們?nèi)ビ^察、學(xué)習(xí)和實(shí)踐”，問題是科學(xué)的心臟，有了問題才會(huì)思考，有了思考才能找到解決問題的方法，無論是科學(xué)探究還是STEM活動(dòng)，都離不開問題，兩種活動(dòng)都以問題為引擎，用問題驅(qū)使學(xué)生去探究。科學(xué)世界如浩瀚的大海，科學(xué)內(nèi)容涉及生命世界、物質(zhì)世界、地球與宇宙等領(lǐng)域，科學(xué)問題多如牛毛、數(shù)不勝數(shù)，學(xué)生身邊的每一件事物或現(xiàn)象無一不蘊(yùn)藏著豐富的科學(xué)知識(shí)和神秘的科學(xué)道理，幾乎都可以成為學(xué)生開展科學(xué)探究的載體。但是，并非所有科學(xué)問題都適合SATEM教育活動(dòng)，不是都能作為SATEM教育活動(dòng)主題的，因?yàn)镾ATEM教育并不等同于科學(xué)教育，它具有高度的跨學(xué)科性、實(shí)踐性與技術(shù)性等特征。

適合進(jìn)行STEM教育的探究主題應(yīng)當(dāng)是一個(gè)可操作的綜合體，能夠?yàn)閷W(xué)生開啟科學(xué)之窗、技術(shù)之門，搭建工程之橋、數(shù)學(xué)之路。因此，要在科學(xué)課堂中開展STEM教育，我們必須精心設(shè)計(jì)探究主題，選擇適切性問題，確立明確的研究任務(wù)，以利于科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的開展，以凸顯STEM教育的理念。《齒輪的奧秘》屬于機(jī)械部分的內(nèi)容，該課的教學(xué)目標(biāo)主要是了解齒輪的作用，認(rèn)識(shí)鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)兩種傳動(dòng)方式，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和組裝齒輪組。該課屬于機(jī)械類，便于學(xué)生實(shí)踐操作，有利于融入工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等教學(xué)內(nèi)容，是STEM教育開展的良好契機(jī)，我在選定該內(nèi)容作為實(shí)施STEM教育的主題后，將教材進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整重組，把教學(xué)重心轉(zhuǎn)移到齒輪傳動(dòng)。在教學(xué)初始，我以學(xué)生身邊的“修正帶”為抓手，引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想修正帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)修正帶進(jìn)行親手解剖，探究修正帶的工作原理，在借助“修正帶”的探究導(dǎo)入后，我提出了設(shè)計(jì)制作一個(gè)“鐘表模型”的任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生探究鐘表結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)繪制鐘表圖稿，動(dòng)手制作鐘表模型。

二、組織融合性探究，培育多元智能

加德納的多元智力理論認(rèn)為：人的智力不是單個(gè)的，而是一組能力的綜合體，科學(xué)教育應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的多元智能為方向，而不能僅停留在科學(xué)知識(shí)的傳授。那種千篇一律的教學(xué)方法不能適應(yīng)全體學(xué)生的發(fā)展，具有跨學(xué)科特點(diǎn)的STEM教育讓多元智能的培養(yǎng)成為可能。科學(xué)教學(xué)中滲透STEM教育，不僅使得多學(xué)科知識(shí)得以綜合運(yùn)用，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的多元思維和能力，不失為培育多元智能的有效路徑。

基于STEM教育的科學(xué)教學(xué)，既要讓學(xué)生動(dòng)手，又要讓學(xué)生動(dòng)腦;既要關(guān)注科學(xué)思維，又要兼顧學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、技術(shù)思維、工程思維。因此，我們?cè)谡n堂中不僅要讓學(xué)生自主探究，更要注重探究活動(dòng)的豐富性，組織融合性探究，為學(xué)生提供多類型、多層次的科學(xué)探究活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生展開跨界思維。例如，在教學(xué)《齒輪的奧秘》一課時(shí)，我在探究活動(dòng)教學(xué)中設(shè)計(jì)了觀察齒輪、組裝齒輪組、改裝齒輪組、制作鐘表模型等活動(dòng)，整個(gè)活動(dòng)以科學(xué)探究為主線，同時(shí)融入了數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科元素，如在組裝齒輪活動(dòng)中，我讓學(xué)生觀察并數(shù)出齒輪的齒數(shù)，比較齒輪的大小，通過數(shù)每個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，歸納總結(jié)出齒輪轉(zhuǎn)速快慢的規(guī)律。我還讓學(xué)生逐次增加齒輪個(gè)數(shù)，從2個(gè)一直增加到5個(gè)，深入探究齒輪的作用。在設(shè)計(jì)齒輪制作鐘表模型活動(dòng)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生開展技術(shù)思維，要求學(xué)生從材料的節(jié)省、成本的控制、轉(zhuǎn)動(dòng)的流暢等方面進(jìn)行考慮，不斷優(yōu)化提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。在模型的制作過程中，我引導(dǎo)學(xué)生開展工程活動(dòng)，動(dòng)手調(diào)節(jié)螺絲的松緊、齒輪的距離，先內(nèi)部組裝后外部優(yōu)化，終于制作出完整的鐘表模型。我借助鐘表模型的制作任務(wù)，帶領(lǐng)學(xué)生展開多元思維，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)去探究齒輪的奧秘，在自主構(gòu)思操作中解決實(shí)際問題。

三、開展拓展性活動(dòng)，開放探究時(shí)空

生活的科學(xué)無處不在，時(shí)時(shí)可以進(jìn)行科學(xué)探究，處處可以開展STEM活動(dòng)。學(xué)海無涯，學(xué)無止境，科學(xué)探究沒有終點(diǎn)，STEM教育就無盡頭。STEM教育不能局限于科學(xué)課堂，生活才是STEM教育最大的舞臺(tái)，我們要開放科學(xué)探究時(shí)空，讓學(xué)生走出狹小的課堂，走進(jìn)廣闊的生活天地，利用充裕的課余時(shí)間將探究進(jìn)行到底。為此，我在科學(xué)教學(xué)中，總要設(shè)計(jì)一些拓展性項(xiàng)目，給學(xué)生安排一些富有挑戰(zhàn)性的探究任務(wù)，讓他們到生活中展開后續(xù)研究，以豐澤他們的STEM素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)《齒輪的奧秘》一課中，我在學(xué)生制作完成了鐘表模型后，組織學(xué)生進(jìn)行了作品展示交流，但探究并沒有就此停滯。我在課堂結(jié)束之前，帶領(lǐng)學(xué)生欣賞齒輪在生活中的廣泛應(yīng)用，啟迪學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并給學(xué)生布置了新的研究任務(wù)，請(qǐng)他們應(yīng)用齒輪的作用和規(guī)律，在課后制作出一個(gè)新穎獨(dú)特的生活物品。拓展性活動(dòng)開啟了新的STEM教育契機(jī)，不但豐富了學(xué)生的課余生活，而且延展了科學(xué)探究的時(shí)空，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

STEM教育賦予科學(xué)教學(xué)新的活力，讓我們?cè)谛W(xué)科學(xué)教學(xué)中選擇適切性主題，組織融合性探究，開展拓展性活動(dòng)，讓科學(xué)課堂洋溢STEM教育的芬芳。

【作者單位：海安市南莫鎮(zhèn)中心小學(xué)? 江蘇】