STEAM概念下小學科學教學中如何培養學生的創新力

傅杭超

隨著社會的不斷發展，培養學生的創新力成了義務教育的主要教學目標。與其他基礎學科相比，小學科學是一門實踐性強且與實際生活中各種自然現象密切相連的學科，在此階段教學中創新思維有著強烈的延伸性和可塑性。新時代背景下，STEAM教育在小學科學中有了新的定義，即將生活、科學與自然充分融合到一起，以多元化教學模式有效培養學生的創新思維。創新思維是一種具有特色的探索性高級思維，主要通過創造想象將理論知識與實際現象聯系到一起，理解晦澀難懂的抽象知識，這種思維對培養學生的創新能力有著重要意義。現階段，STEAM概念下如何采用新型教學手段培養學生的創新力已經成為廣大教師最為關注的問題，以下就是筆者就此的分析與論述。

1 STEAM教育概述

STEAM教育是一種打破常規學科界限的綜合性教育，與傳統單一學科側重于教材內容不同，STEAM教育更加側重于科學實踐，在五種跨學科的共同作用下開發學生的智慧，引導學生直觀清楚地認識事物，并在實踐中找到技巧，以整合統一的形式認識世界，以創新創造的形式改造世界，從而進一步提升學生的綜合學習與認知能力。STEAM教育起源于美國，其在美國的重要性與我國素質教育相當，從本源上來看，STEAM教育是在STEM基礎上發展而來的，其中新增A代表藝術，為教育本身增添了趣味性與色彩性。現如今，該教育理念在我國青少年培養中得到了高度的重視，充分理解STEAM概念與教育理念并將其融入素質教育，不僅能夠激發青少年的好奇心，提升動手實踐能力，而且能夠培養青少年的合作探究意識，鍛煉他們對所學知識的實際應用能力。

2 小學科學教學現狀分析

小學科學課堂倡導應用理論與實際結合的教學模式，在理論教學與實踐教學的共同作用下為課堂增添多樣色彩，進而有效培養學生的創新力。現階段，盡管大多數教師逐漸加強了對科學課程的重視程度，但在實際教學過程中還存在著以下不可忽視的問題。第一，實踐設施不足問題：部分學校基礎設施不全，缺乏能夠展開高質量科學實驗教學的場地，同時也很難在短時間內為學生提供充足的實驗材料，這一問題嚴重影響了學生學習興趣以及教學質量的提升，對學生創新力的培養也有阻礙作用。第二，師資力量薄弱問題：有少部分小學科學教學中還有著師資力量過于薄弱的缺陷，一些教授科學課程的教師不具備足夠的專業知識和科學素養，甚至還一有些教師主學科為語文、數學等，只是臨時擔任科學教師這一角色，根本不能勝任實現高效科學課堂的教學任務。第三，教學模式單一問題，在傳統應試教育理念的禁錮與約束下，有一部分教師的教學思想還停留在墨守成規的階段，僅僅借助于教材展開單一的教學，通常情況下只會采取“滿堂灌”式教學手段，使學生展開機械化學習，嚴重限制了學生的思維發展。以上三個問題的共同影響下，小學科學課堂教學很難得到實質性的創新發展。因此，小學科學教師必須要打破傳統的限制，從新型教育理念STEAM的角度出發，不斷完善并優化現有的教學模式，使學生的綜合能力與科學素養得以高效提升。

3 STEAM概念下培養學生的創新力的有效途徑

3.1采用多元化教學方式，激發學生的創新思維

小學生都有著好奇心強的性格特點，教師可以利用這一特點在小學科學課堂上采用多種教學方法相融合的方式，鼓勵學生踴躍發言并回答問題，使學生能夠始終以強烈的求知欲回答問題，同時在動手實踐中深度認知科學現象，進而激發學生的創新思維。以“風動力小車”教學為例，在此教學過程中教師采用了問題導學法、任務驅動法、小組合作探究法等多種教學方式，主要教學目標在于培養學生的探究意識、創新能力、實踐能力、交流能力以及人文科學情懷。首先教師引導學生回憶所學過的知識，使學生明確風力的作用，在此基礎上采取問題導向法，結合教材實際設計出符合學生成長規律和生活實際的問題，讓學生產生濃厚的探究興趣，提出問題“如果把帆加到車上，車子也能利用風力行駛嗎？”，學生展開自由討論積極發言。教師繼續提問題“你們想不想結合力學知識和你的想象力，體驗一把設計師、工程師的風采，利用一下風力動手設計并制造出屬于你特有的帆車呢？”，在這樣的問題促使下學生的探究興趣得到了突飛猛進的增長。其次，教師結合日常生活使學生對風力的應用有更深的了解，利用多媒體設備向學生講授各式各樣的帆，并帶領學生參觀校園內的車模工作室，參觀完之后使學生展開分組學習，通過探究與分析認知幾何框架的穩定性。在有了一定設計與操作基礎知識的前提下，教師布置實踐任務“設計屬于自己的帆”，引導學生發散思維想一想制作過程中可能會遇到的問題，學生提出了風帆容易倒、帆的材料難選、帆的形狀難定等問題，分析完問題后學生開始自主設計，利用現有材料制作帆車。最后，學生制作完成后，教師鼓勵學生積極地展示自己的作品并說說有什么過人之處，在展示過程中還能夠使學生明白缺陷之處，并加以改正，進而再優化設計、完善制作。為了進一步提升學生的成就感，教師組織了“和我比一比”的活動，在活動中交流“如何使小車開的更遠”，學生通過交流探討找到技巧，得到更加優異的結果。這樣一個小學科學探究活動案例，充分體現了工程設計的過程，學生在教學中成為了小小工程師，通過自己動手實踐制作出優秀的作品，并能夠積極地向他人展示，不僅鍛煉了學生的自主設計能力與動手實踐能力，而且培養了學生多方面學科的綜合素養，進而有效培養學生的創新力。

3.2合理規劃教學流程，引導學生展開高效學習

工程設計流程有著嚴謹性、承接性、開發性等特點，要想進一步達到在科學教學中培養學生創新力的目的，教師就應當按照這些特點合理規劃教學流程，將STEAM教育理念充分凸顯出來，以啟發性強、應用性強的教學方案引導學生展開高效的學習。以“光與影”教學為例，教師必須要明確本次教學主要目的是在實踐中培養學生的觀察能力、分析能力、探究意識以及欣賞能力，同樣采取綜合性的教學方式，教學流程如下：

（1）結合多媒體，深入分析教材。教師在多媒體輔助工具的應用下，為學生營造藝術場景，使學生能夠對本堂課所學內容有強烈的探索欲，促進學生思維發展。以趣味性的話語，使學生積極發現生活中存在“影”，師生交流互動后播放皮影戲的相關視頻，引導學生將科學知識、傳統文化以及藝術結合到一起，充分感知“光與影”。

（2）提出問題，展開深度探究。觀看完視頻之后，讓學生談一談自己對“光與影”的認識與理解，在此基礎上提出問題“從視頻中我們可以看出在光的作用下影子是千變萬化的，那么這種現象的產生原理是什么呢？它們之間到底有什么關聯？”學生帶著問題動手實踐，教師則重點關注學生操作進程，及時給予幫助與指導，鼓勵學生與他人積極探討，共同展開有效的實驗。同時在實驗過程中仔細觀察影子長短、光源強度以及角度，一邊動手一邊動腦，深度探究發現其中的規律，并結合規律展開猜想與推算。

（3）小組合作，進行數據分析。實驗操作完成后，教師引導學生應用數學知識展開數據分析，將實驗所得數據之間的代數關系。采取小組合作探究法，認真且高效地進行數學層面的計算，得出相應的結果。每一小組分享計算過程與結果，交流實驗心得。最后，以自評、互評、師評相結合的方式展開教學評價，使學生能夠充分體會到自身價值與合作探究的重要性，進而有效地提升學生的創新能力與分析能力。

（4）課外延伸，拓展知識面。課程結尾，教師向學生介紹“光與影”在各個不同行業中的廣泛應用，如藝術繪畫、建筑設計、攝影等，重點向學生介紹常見的教學投影儀，使學生可以在觀看到實物的基礎上更加了解“光與影”的關系與應用。這樣一方面能夠拓展學生知識面，另一方面也能夠加深學生對科學知識的理解。

在這樣的綜合性教學流程下，教師以多層次框架為主引導學生學習科學原理，將藝術、數學、工程設計等多方面的知識充分融入到教學中，激發學生探索興趣，使學生能夠自主構建科學體系，進而達到培養學生創新思維與促進學生全面發展的目的。

4 結語

綜上所述，STEAM教育與素質教育的充分融合已經成為新時代背景下的必然發展趨勢。因此，小學科學教師必須要全面理解STEAM教育，并認識到現階段小學科學教學的缺陷，從采用多元化教學方式、激發學生的創新思維，合理規劃教學流程、引導學生展開高效學習等方面做起，不斷完善教學方案，為學生提供一個更加綜合的學習環境，從而進一步培養學生的創新力。

（作者單位：浙江杭州江南實驗學校）