基于STEM理念的小學科學課程研究與設計

王然

摘 要：將STEM教育理念融入到科學課程教學設計中，提升學生跨學科思維、復合思維以及創(chuàng)造性思維能力，提高學生解決問題和分析問題的能力，促進課程的整合化趨勢，促進科學教育與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。本文以小學科學課《探秘太陽系》作為實踐案例，將STEM教育理念融入課程教學設計中，研究新型科學課。

關鍵詞：STEM; 小學科學; 課程研究與設計

中圖分類號：G623.6 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2020）2-052-002

STEM教育源自美國，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱。因其注重讓學生解決真實情境中的問題來促進綜合能力的提高，被教育界公認為最能適應時代發(fā)展要求的人才培養(yǎng)理念。2010年左右，STEM教育理念傳入我國，并逐步被大力提倡。

1.提倡STEM教育的理論依據

1.1傳統(tǒng)科學課的弊端

當前我國課程種類眾多，各學科之間彼此孤立。傳統(tǒng)的自然課就是明顯的分科課程，這種分科教學讓學生的知識碎片化，沒有內在聯(lián)系，造成學生的認知結構支離破碎，不能適應時代對復合型人才的需求。當前科學課有所整合，還遠遠不夠。此外科學課教學內容與日常生活相脫離，主要以抽象問題和探究實驗為主，導致學生知道理論，卻不能指導自己的實際生活。蘇教版小學科學教材主編郝京華教授明確指出書中的探究是帶雙引號的，對學生能力的培養(yǎng)是打折扣的。

1.2新時代對創(chuàng)新型人才的需求

當前，智能化、信息化時代，不僅改變了人類的生產、生活方式，也帶來了思維、學習方式的重大變革。為了適應社會發(fā)展，更新教育理念、培養(yǎng)滿足新時代發(fā)展需求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才已成為教育改革發(fā)展的必然要求和現(xiàn)實選擇。2017年9月，中共中央辦公廳和國務院辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《關于深化教育體制機制改革的意見》，提出在培養(yǎng)學生基礎知識和基本技能的過程中，要強化學生關鍵能力培養(yǎng);要培養(yǎng)創(chuàng)新能力，養(yǎng)成創(chuàng)新人格，鼓勵學生勇于探索、大膽嘗試、創(chuàng)新創(chuàng)造。這與STEM理念旨在培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的綜合性人才不謀而合。

1.3STEM教育的特點和價值取向

為了讓知識和真實世界發(fā)生聯(lián)系，為了提高學生運用、轉化、遷移知識的能力，STEM教育將這些學科有機地融合為一個整體，將所學到的各學科知識、機械的學習過程轉變成一個探究事物之間相互的、不同聯(lián)系的過程，從而解決生活的實際問題。STEM教育的重點不是要鼓勵人們盡可能多地獲取學科知識，而是要掌握各學科素養(yǎng)，并內化為自身的創(chuàng)新能力。

2.STEM教育理念下的《探秘太陽系》

2.1.STEM模式下的教學分析

2.1.1學情分析。本課根據蘇教版小學科學六年級上冊第四單元第二課的《太陽系大家族》改編。六年級的學生對宇宙充滿了好奇，并且學生在課外閱讀及科普影片中對太陽系的知識有一定的了解，因此本課具備良好的情感基礎和知識基礎。同時六年級學生在數(shù)學課上學習了比例的概念，將其應用到設計太陽系模型中，不僅要求學生會計算，還要根據教師提供的材料，選擇合適的比例，設計制作方案。因此，本課在做了一些調整后，適合采用STEM模式教學。

2.1.2教學目標分析?；赟TEM理念，本課教學目標做了調整，從科學（S）、技術（T）、工程（E）、數(shù)學（M）四個方面分別設定目標?？茖W（S）方面需了解組成太陽系的主要天體。知道太陽系中的八大行星，以及它們的排列順序。技術（T）方面能夠選用適當?shù)牟牧?，制作出太陽系模型。工程（E）角度會設計制作太陽系模型的方案。數(shù)學（M）角度能按一定比例對數(shù)據進行處理。

2.1.3教學設計分析。圖片導入，激發(fā)興趣。通過大家都很熟悉的微信登陸界面的圖片導入，談話：這張圖片大家熟悉嗎？學生說一說對圖片的了解。教師介紹這張地球照片的來歷：其實啊，它是一張真實的照片。是阿波羅17號飛船上的宇航員在4萬5千公里外拍攝的地球照片。

【設計意圖：學生雖然熟悉圖片，但對它的來源及背后故事很少知道，借此充分調動學生的興趣，激發(fā)學生的好奇心?！?/p>

觀看微視頻《太陽系》。為了讓學生更快、更有效地了解太陽系這個大家族，請學生帶著問題學習微課。（1）什么是恒星？代表天體是誰？什么是行星？代表天體是誰？什么是衛(wèi)星？代表天體是誰？（2）八大行星分別是誰？你能按照距離太陽由近到遠的順序來說嗎？（3）太陽系包括哪幾類天體？

【設計意圖：任何的課程學習都離不開學科知識的支持，區(qū)別于傳統(tǒng)的科學課，在此讓學生通過微課，高效地了解太陽系相關知識，為接下來的設計與制作鋪墊，學以致用?！?/p>

設計與制作太陽系模型。在對太陽系有了初步的了解之后，引導學生認識到建立模型可以更直觀、形象地認識太陽系。同時提出問題：我們能按照1：1的比例做出太陽系模型嗎？

讓學生認識到在建造模型的時候，選擇合適的比例很重要。每個小組根據學案上表格里的數(shù)據信息和提供的選用材料，先進行制作方案的研討。小組匯報時，其余小組提出問題或建議。確定最終方案，并據此完成太陽系模型的制作。

【設計意圖：設計與制作是STEM教育的核心環(huán)節(jié)，區(qū)別于傳統(tǒng)的勞技課，新型科學課將工程設計作為解決問題的手段，并將設計物化。這也是一個不斷迭代的過程?！?/p>

展示評價。展示小組作品可以鍛煉學生的表達能力，展示與評價也是實施STEM課程中重要的環(huán)節(jié)，對STEM活動的學習過程及結果進行評估，可以更好地促進學生的自我認知和學習。通過各組模型的展示，我們直觀地認識到八大行星在太陽系的空間分布不是均勻的;八大行星的大小差異很大。

課外拓展。介紹世界最大射電望遠鏡，增強學生的榮譽感、自豪感，體會到國家科技的發(fā)達，并能意識到觀測技術對宇宙的探索起到至關重要的作用。傳統(tǒng)科學教育具有濃厚的“科學主義色彩”，把科學教育的目標局限在單純地培養(yǎng)科學專家和技術專家上，忽視了對其人文精神的培養(yǎng)。這一設計體現(xiàn)了科學教育與人文教育的整合。

3.總結

STEM教育作為一種新型的教育理念，必然會促進教育體系的改革與發(fā)展。但是目前分科教育依然是主流，各學科、各部門聯(lián)動機制不健全，全面推廣STEM教育有一定的困難。作為一線科學教師，在當前形勢下，要盡可能地借助課堂開展基于STEM理念的新型科學課，培養(yǎng)學生的綜合能力，進而引導學生走向創(chuàng)造之路。