核心素養下初中科學教學融入STEM理念的思考

倪世民

摘要： 隨著教育改革的不斷加深，越來越多的教學理念應運而生，其中核心素養的培養是每位學科老師應盡的責任和義務。STEM理念融入到初中科學教學中，有助于初中生科學核心素養的培養，能夠提升學生的科學知識，有助于學生全面發展的均衡，對初中科學的教學有著重大的意義。本文主要從STEM的概念，核心素養下初中科學融入STEM 理念的優勢，初中科學的學習現狀以及如何在核心素養下在初中科學教學中融入STEM理念做了詳細的闡述。

關鍵詞： 核心素養;初中科學;STEM理念;必要性;現狀;對策

中圖分類號： G633.98 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ?文章編號： 1992-7711（2019）22-077-3

初中科學是一門包括物理、化學、生物、地理的綜合性學科。初中科學的學習對培養學生的邏輯思維能力、思考能力、綜合應運能力有著重大的影響，無論是在生活中的廣泛應用還是對學生的人生發展上都起著至關重要的作用。新的課程標準指出，科學的學習要面向全體學生，實現價值學習，每個學生都要獲得必要的科學學習。在初中科學教學中融入STEM教學理念能夠建立起完善的科學學習方法，促進學生更好的進行初中科學的學習，將核心素養教學理念徹底貫徹到初中科學的教學過程中去，為國家培養更多的科學人才。

一、STEM的概念

STEM是科學（Science）、數學（Mathematics）、工程（Engineering）和技術（（Technology）的結合，是綜合性的學習理念。STEM教學理念的重點是加強對學生四個方面的教育：一是科學素養，即運用科學知識（如物理、化學、生物科學和地球空間科學）理解自然界并參與影響自然界的過程;二是技術素養，也就是使用、管理、理解和評價技術的能力;三是工程素養，即對技術工程設計與開發過程的理解;四是數學素養，也就是學生發現、表達、解釋和解決多種情境下的數學問題的能力。如“為什么杯子里的熱水會變涼？”工程學則源于需要解決的某個難題，例如“怎樣讓房子更保暖？”這兩個貌似不相同的問題，其本質卻都是熱學中能量的傳遞問題。當教學圍繞這個本質展開時，就有了一條隱形的線索，可以將科學和工程問題有效地結合在一起，這就是STEM教學理念的真正核心。

二、核心素養下初中科學融入STEM 理念的優勢

在初中科學教學過程中采用STEM教學，對課本知識的理解程度、教學理念的轉變、學生的學習興趣、教學內容的整合、互助探究的方面都超越了傳統教學模式，有著重大的改革意義，是必走的教學之路，對教育的改革有著重要的指導意義，在初中科學課程中運用STEM理念有以下幾項優勢：

1.加深對課本知識的理解

“科學不只是一個學校實驗、或元素周期表、或波的屬性，它是世界運行的方法，是一種重要的了解、探索、積極參與世界的方式，通過科學，我們可以擁有改變世界的能力。” 和以往的教學理念相比，STEM教學理念并不是一章章、一節節的獨立講解，而是在對課本上的內容進行組合的基礎上，進行的有關聯的講解。新的課程標準強調必修課程的實踐體驗，在用STEM教學理念的初中科學課堂中，老師要提前根據教學內容，進行多種有聯系、有序列的課程講解，這樣能夠幫助學生將初中科學中各個章節的內容有效的串聯起來，能夠幫助學生加深對知識的理念。

2.有助于培養學生學習的獲得感

布魯納說過：“求知是一個過程而非結果，學生并非只是知識的接受者，而且還應該是主動的探究者。”STEM教學理念具備多樣性、實踐性、回歸性、動態性、開放性、綜合性等特征，是引導學習者把解決問題的過程轉變為發現、探究事物的過程，是學科實施的必然結果，極大程度上將課堂的主導權還給了學生自己。學生可以根據老師的授課思路，進行相互探討，相互借鑒，發表自己的看法，能夠在復雜的學習環境中將學生的問題發現能力、問題探究能力以及設計能力進行充分的發揮，有助于培養學生在學科學習上的獲得感和滿足感，有利于鍛煉學生的思維能力，培養學生的科學核心素養，成為有信仰、有擔當、敢發言的新一代青年。

三、初中科學的學習現狀

隨著教育領域的不斷發展，我國一直在實施新的課程改革，致力于將傳統教學中的落后因素剔除，引進和創新先進的教學模式和方法。初中科學是一門比較特殊的學科，里面包含了大量的知識點，是一門綜合性的學科，是中考的必考科目，那么初中科學的學習中存在著那些問題呢，具體如下：

1.很難調動學生學習興趣

初中科學的老師教授水平很高，普遍都是大學本科畢業，有些還是研究生畢業，老師的專業能力毋庸置疑。但由于有部分老師墨守成規，形成了一套固有的教學理念和教學方法，課堂上的教學模式單一，而且在初中科學課堂上，部分教師過于死板，不知變通，在新時代多媒體教學盛行的情況下對多媒體等現代化設備缺乏理解，對于自己的教學模式盲目自信，這使得這種教師的課堂缺乏足夠的趣味性，學生在課堂上缺乏學習興趣，學習質量也會受到一定的影響。

2.缺乏學生學習方法指導

達爾文曾經說過，“最有價值的知識，就是方法的知識。”隨著時代的發展，我國對于學生的教育愈發重視，教育教學領域也在不斷地精進改革，素質教育在全國范圍內的普及是我國教學領域的一次重要改革，這使得教師教學的重心逐漸從學生成績的提升轉移到了學生綜合素質的發展，然而，在實際教學的過程中，由于初中科學是一門綜合性的學科，需要學生理解和記憶的知識點很多，仍有部分教師受到升學率、得高分的影響，在課堂上過度注重學生成績的提升，注重學生對于各種公式的記憶而非理解，沒有引導學生在理解的基礎上進行記憶，很少注重學習方法的指導。這使得學生做題能力有所提升，卻難以靈活地運用所學的知識，不懂得變通，在遇到沒有學習過的問題時難以解決，影響學生自身的學習質量。

3.難以把握學生學習的重點、難點

在初中科學教學中，大部分的教師在課堂上占據著主體地位，學生只能夠被動地學習知識，師生之間缺乏足夠的交流，這使得學生在學習的過程中遇到難題也不會主動與教師進行交流溝通，大部分學生都會選擇自己去攻克，甚至有些學生“知難而退”，教師不能夠明確學生學習上的重點、難點，不能夠開展精準教學，從而影響了學生自身學習質量的提高。

四、如何在核心素養下在初中科學教學中融入STEM理念

任何教育理念都是為了教學服務的，STEM理念也不例外。隨著教育改革的不斷深入，各類學科的課堂教育越來越注重學生的核心素質培養，期望通過培養學生們的核心素養，使學生們全面發展。在初中科學課堂中有效的運用STEM教學理念就很有必要了，因此，在這里對如何在核心素養下在初中科學教學中融入STEM理念做了一些研究。

1.創造輕松愉悅學習情境

“興趣是最好的老師。”無論用多么先進的教學理念來進行教學，學生興趣的培養是第一位，老師在運用STEM教學理念進行初中科學教學時，首先要注重學生學習興趣的培養。例如：老師可以通過設立一些具有一定情緒色彩、和幽默搞笑的具體場景，來幫助學生對書本上的內容有更深的理解，提高學生的學習興趣。例如：在八年級科學下冊《氧氣與燃燒》 這一章節中，老師可以用多媒體技術向同學們播放潛水員下水、篝火晚宴的視頻，通過列舉潛水員下水帶氧氣罐、篝火的下層用木架搭空的實際生活情境，來向同學們介紹氧氣的用途。然后老師可以讓同學們聯系自己實際的生活情況或者應用自己知道的知識用舉手發言的方式來列舉幾種氧氣的用途，回答的優秀的同學，老師可以給予一定的獎勵，回答錯誤的地方老師要進行及時的糾正，并且進行適當的補充，這樣不僅引起了學生的學習興趣，給予了學生發言的機會，還能讓同學們感受到氧氣的重要性，豐富了科學知識，激發了學生的科學素養。

2.明確初中科學教學目標

教學目標是課堂的向導，是老師講課、學生學習的依據。初中科學老師不止要傳授學生基本的知識，更重要的是要在知識的講解中滲透學科核心素養，體現STEM理念中讓學生學會使用簡單工具、學會驗證相應的科學原理這一基本目標。老師在進行初中科學授課時，首先應該制定適合的教學目標，教學目標除了要符合大綱的要求，聯系學生的實際學習情況外，更重要的是教學目標中要充分的體現學生的主體性，要給學生足夠的思考、動手設計的機會，讓學生在學習的過程中能夠發現問題，解決問題，讓學生了解學習背后的具體素質體現。例如：在學習七年級上冊《汽化與液化》這一章節時，老師可以用提問的方式來展現這一章節的教學目標，如：什么是汽化、什么是液化，液化和汽化的關系是什么？什么是沸騰現象。什么是沸點，沸騰的條件是什么？影響蒸發快慢的因素有哪些？為什么蒸發過程中吸熱？等，讓學生在課堂的開始就能明確這一章節主要的教學內容有哪些，然后老師要鼓勵學生自己通過閱讀課本上的內容、引導學生進行科學實驗的分析，來找到相應的答案。這樣一來，老師不僅將課堂的主導權還給了學生，而且還能培養學生的動手能力，和思考能力，有助于培養學生的科學核心素養。

3.使初中科學課程工程化

STEM理念下的初中科學課堂，要體現對STEM學科的融合，以此來提升學生的科學素養。首先，要讓初中科學具備工程化特征，工程化特征是指應用于實際制造出產品，初中科學老師要充分結合工程設計來讓科學課程內容擁有具體的項目，把問題作為課程的導向，加強學生的實際應用能力和對知識的深化理解。例如：在學習了七年級科學上冊《地球的形狀和內部結構》這一章節后，老師可以布置一個課下“自制地球”的手工任務，讓學生準備橡皮泥、彩筆、剪刀等工具，來制作一個關于地球內部的手工產品，要體現地球內部結構的特點，體現地球內部的層次結構。然后在課上老師可以給每位同學2分鐘的時間，讓同學們逐一的對自己的作品進行講解。然后老師可以采用全班同學不記名投票的方式選出制作的最好、層次最準確、講解的最全面的同學，老師可以給予一定的獎勵。通過這個教學活動，可以有效的幫助學生了解課本上的知識點，讓初中科學課堂具備工程化特征。

4.使初中科學課程技術化

STEM理念中的技術素質是科學核心素養中的重要組成部分，對提高學生的思考能力、動手能力和探究能力有著重要的作用。讓初中科學教學具備技術化特征，是當前教育行業的一大主流趨勢。技術化特征，是指人們可以根據一定的材料、儀器、知識等，來進行具體的社會實踐。例如：在學習了九年級科學上冊《簡單機械》這一章節后，為了增強學生的動手能力，加深學生關于本章節，定滑輪實質上是一個等臂杠桿，不省力，只改變力的方向;定滑輪是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省一半力，費距離，不能改變力的方向;滑輪組，是由定滑輪和動滑輪組合而成，可以達到既省力有改變力的作用與方向的目的，在忽略滑輪組與軸之間的摩擦力和繩重的情況下，使用滑輪組，重物和動滑輪總重由幾段繩子承擔，提起重物所用的力就等于總重的幾分之一，這些定理的理解，老師可以指定一個具體的項目，如：滑輪的應用。讓班級的同學們4到6人自愿組成一個小組通過老師課堂上的講解，運用學校實驗室的設備來組裝定滑輪、動滑輪和滑輪組，研究滑輪對力的影響，針對學生組裝過程中遇到的問題，老師要進行細心的指導，組裝的最正確，得出的數據最準確，最符合定理的一組，老師要予以一定的嘉獎。通過這樣的教學活動，不僅可以提高學生的動手能力，還能激發學生發現問題、解決問題的思考能力，有助于提高學生的科學核心素養。

5.使初中科學課程數學化

STEM理念中的數學素養是進行科學的學習基礎，數學思想和方法就是解題方法，可以說很多科學試題的求解過程，實質上就是一個將科學問題轉化為數學問題經過求解再次還原為科學結論的過程，如著名的開普勒定律、牛頓定律等，都是經過無數的數學演算得出的。初中科學這一學科中，有很多概念性的東西需要記憶，其關系運用語言表達很難，學生很容易記混，不好掌握，初中科學老師在進行STEM理念教學時，要注重注意數學素養的應用。例如：在九年級下冊《種群》這一章節中，由于個體、種群、群落的區分是重點，為讓同學們更加直觀的了解他們之間的不同，老師可以用數學中的集合圖示法，幫助學生理清種群、個體、物種、群落之間的包含與被包含的關系，加深學生對知識的了解。在九年級科學下冊《能源及其利用》這一章節中，各個能源之間的界定比較繁瑣，老師可以用數學中的集合圖示法進行區分，幫助學生記憶。如：能源、一次性能源、常規能源可以運用數學中的從屬概念包含與被包含的關系來進行記憶。可在生能源與不可再生能源可以用排斥關系來進行記憶;可再生資源、新能源、二次能源、自然資源、礦產資源等可以用數學中的交叉關系來進行體現，通過運用數學的方法對概念進行合理的整合、區分，可以幫助學生更加直觀的記憶，體現數學素養。

6.拓展科學課程素材來源

在STEM教學理念下，老師的教學內容不能只局限于課本上的知識，要聯系課本上的內容，拓展一些符合學生認識水平和實際學習情況的課外內容，豐富學生的學科知識儲備，有助于學生更好的理解課本上的內容。例如：在七年級科學上冊《常見的植物》中，老師講解被子植物和裸子植物的各自特征和區別時，可以適時的找一些植物的圖片，進行教學的補充，讓同學們猜測哪些是被子植物，哪些是裸子植物，加深學生的理解。在《地球自轉》這一章節中，老師除了讓學生了解地球自轉引起晝夜交替和時間差異這兩個現象外，還可以補充一些由于地球自轉引起的自然現象，如：物體偏向、北半球和南半球都有旋渦而且旋渦方向不同，等。豐富學生的科學知識，激發學生的求知欲。

五、總結

綜上所述，在核心素養的背景下，初中科學教師要積極的接受新的教學理念，不斷的嘗試合理的教學方法，尊重學生的學習，培養學生的學習興趣，激發學生的學習熱情;在初中科學的課堂中深入STEM教學理念，可以有效的將課堂的主體地位還給學生，提高學生的學習質量，加強學生的科學素養，提升學生的學習質量。在初中科學的課程中運用STEM理念時，要以學生的興趣為基礎，以知識的融合為手段，以深入核心素養為目的，使初中科學這一學科科學化、工程化、技術化、數學化，加深學生對知識的理解，激發學生對知識的探索，將學生培養成高素質的新一代青少年。

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（作者單位：浙江省杭州市蕭山區益農鎮初級中學，浙江 杭州 311200）