基于STEM視角的小學科學教學現狀及策略分析

衛美林　衛陳蝶

摘 要：新課改對小學科學教學給予了明確的指示，完善小學科學教學結構，提高教學質量成為教師需要思考的問題。鑒于我國小學科學教學現狀不容樂觀，專業教師人才匱乏，傳統的教學模式已不能適應小學科學教學所需的現狀，

文章基于STEM教育理念，對小學科學教學從教師聯合教學、學生小組合作、合理設計教學三個方面提出改進策略，以期在現有小學科學教學條件下提高其教學水平。

關鍵詞：STEM教育;小學科學;現狀;教學策略;蘇教版

一、 前言

《小學科學課程標準（2017年版）》界定科學素養為“了解必要的科學技術知識及其對社會與個人的影響，知道基本的科學方法，認識科學本質，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具備一定的處理實際問題、參與公共事務的能力。”科學教育不應該只傳授給學生一些支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而應當慎重選擇一些重要的科學概念，用恰當的、生動的教育方法幫助孩子們建立對世界的完整理解。至此，科學走下神壇，“像科學家一樣思考”的科學啟蒙教育普及開來，拓寬了科學文化的界限，《科學》以培養“普通人”應具備的科學素養為己任，用普通教育觀念看待科學教學。

二、 簡述STEM教育理念與小學科學教學的關系

STEM教育理念起源于美國，STEM分別表示科學、技術、工程和數學四大理念，指導教師結合這四個學科來開展跨學科融合教學。2013年STEM教育引入中國，它是一種以項目學習，以解決問題為導向的課程教學方式，注重跨學科知識的學習，圍繞生活情境和社會問題展開，被視為培養21世紀新人才的“療效藥”。蘇教版小學科學課程具有很強的知識整合性，對培養學生科學素養乃至形成STEM素養具有啟蒙作用。如蘇教版教材中“神奇的機械”“玩磁鐵”“無處不在的力”“物體的運動”“神奇的能量”等單元的知識學習，都涉及跨學科知識的整合。同時，STEM教育始終以綜合的視角探索現實問題，注重學生創新意識和實踐能力的培養，這與小學科學教育教學目標不謀而合，要求小學科學教學超越課堂學習，走向社會實踐，讓學生成為科學實踐的局內人，使學生能夠“像科學家那樣介入社會性的科學實踐中”，從而“為學生的‘生活適應做準備”。

三、 淺析小學科學教學現狀

（一）小學科學教學過程中存在的不足

小學科學教學觀念的轉變時間并不長，因此我國目前的小學科學教學與英美日等其他國家的科學教學課程相比還存在一定的不足。首先，小學科學課程教師的教齡時間短，會出現教師知識儲備不夠，教學經驗不足的情況，而“有效的科學教學還取決于教師對學科知識的理解程度”。

其次，國內40分鐘的課堂時間限制了自由探索和互動交流，為了達到教學效率，教師要在規定的時間內完成教學任務。教師一再強調學生要“注意”“認真觀察”“仔細聽”，而沒有給學生充足的時間去觀察，思考。教師專注于對時間的掌控，追求教學時間的精準把握。此時，“課程不再被視為一種發展智力訓練的機會，課程即流水線，學生成了被時間捆綁的僵硬的木乃伊”。

再則，小學科學教學所需實驗設備、材料不足，尤其是有關植物園和動物室部分，難以組織學生參與實驗和觀察，更多的是老師演示實驗或者視頻播放實驗，該過程無法為教師與學生提供交流互動的機會，也不能幫助學生從實驗中發現問題，找到科學學習的樂趣，亦不能多方面地促進學生對已有認知的反思，以及積極構建自己的觀點。

（二）小學科學教學面臨的困境

進入21世紀，各界逐漸認識到科學素養對“普通人”的重要性，從本質上改變了對科學的理解，提倡“大科學”。由于人們之前對科學教育過于宏大的認知，使之形成了一種高不可攀的形象，以至于讓人望而生畏。即便現在科學教育改變了原來的面貌，短時間也難以得到大眾的認可。調查中也發現，科學教育得不到任課教師之外的學校、老師、學生及家長的重視，學生也僅僅看中科學課程中的游戲環節，在課下并未展開科學內容的深入探究，家長更是不關心孩子科學知識的學習情況。

小學科學教學中存在以教師為中心的課堂教學方式和以學生為中心的授課方式之間的沖突問題。前者偏重知識的傳授，其次才是實驗結果和實驗技能的培養;后者則重視學生思考、實驗過程以及對知識的想法，其次才是知識本身和實驗技能的培養。從我國小學科學課程標準來看，小學“科學學習要以探究為核心，親自經歷以探究為主的學習活動是學生學習科學的主要途徑。”而我國目前的小學科學教師偏向知識的傳授，同時課本上“以限定性探究活動居多，雖然強調自主探究，但引導意味過重，喪失了探究的意蘊”，使得教師帶領學生進行探究的教學實踐不足，而且課堂上無法給予學生操作的空間和時間保障，從而缺乏教師與學生學習活動之間的張力。

四、 基于STEM教育理念，優化小學科學教學策略

（一）多位老師聯合教學

教師作為科學教學的指導者，是實施STEM教育的關鍵角色。然而小學科學任課教師隊伍存在比較嚴重的非專職化、非專業化現象，以至于小學科學教師對跨學科內容的知識教育能力不足，特別是將技術、工程領域知識融入科學基礎教學有些力不從心，這就與STEM教育理念背道而馳，正如Bybee主席所言，提高基礎教育對技術和工程的重視程度就是開展STEM教育的主要價值之一，技術已深刻改變了人們的生活，人們卻對它知之甚少;而工程則直接和“創新”“問題解決”緊密相連。同時在小學科學教學中引入工程設計環節能夠增強學生學習的趣味性和成就感。因此，短期上為了能順利開展小學科學教學工作，同時又規避因專業科學教師資源短缺的影響，建議采取多位教師聯合教學的措施。

以蘇教版四年級科學教材教學為例，教學內容包含“骨骼與肌肉”“養蠶”“物體的運動”“無處不在的力”四個單元，分別對應著醫學、農學、物理學等學科知識，一位非專業化的科學教師，只能對以上知識有基本的認知，而不能做到深刻理解。所以在教學設計過程中，要向學校內有相應專業知識的同事請教，并邀請他們參與課堂教學。如“骨骼與肌肉”中涉及骨骼、關節、肌肉以及骨骼、肌肉的保護等內容，教師可以邀請校醫、體育老師進入課堂。此時的科學老師扮演課堂主持的角色，用簡短的時間向同學介紹骨骼、關節、肌肉等概念知識，隨后請校醫向學生仔細講解人體構造，請體育老師講解如何正確運動等內容，并在期間引導學生參與互動。通過三位老師的聯合教學，在教材基礎上拓展知識，深化內容，還能提升學生的課堂參與度。

（二）以小組合作形式展開學習

小學科學教學課程中涉及大量的實驗操作環節，這需要學生學會合作探究，各取所長，使得學生在合作過程中能夠針對探究的問題發表見解和提出疑問，促進學生的交流和分享，并在操作環節學會合理分配任務，能夠高效地達到實驗目的。蘇教版小學科學教材中有“經歷養蠶的過程了解蠶的交配、產卵、生長、蛻變、吐絲以及如何抽絲”“通過栽培植物了解它們的生長過程”等活動要求，順利完成這些內容，一人之力難以勝任，需要小組合作，共同完成，這也有利于增強學生的責任感。

以蘇教版四年級科學教材中“養蠶”為例，探討如何開展小組合作教學。首先，教師將班內學生分成七組。教師先簡單介紹蠶的相關知識，接著讓學生分享他們對蠶的了解，如怎么養蠶，蠶喜歡吃什么……隨后教師將教學需要的各個生長時期的蠶按組分到學生手中，并作介紹，然后是學生觀察，討論交流的時間，下一環節便是讓學生回答他們手中拿到的蠶都有什么特點以及看到之后的感受。對于蠶的產卵、生長以及如何吐絲等不能隨堂觀察到的內容，教師可以在班內同學生一起制作一個“蠶房”，讓每組學生輪流照顧蠶房，并每天在實驗記錄簿上詳細記錄當日蠶的變化和飼養情況，在條件允許的情況可以用相機記錄下蠶每日的變化，在完成整個流程后教師在組織學生一起交流養蠶過程中的發現，從而加深學生對蠶的認知。

（三）設計科學的教學結構和運行流程

教師運用“聚焦—探究—反饋—應用”學習環節的教學模式，明確每一環的教學任務，做到對一階段的監控和管理，并結合聯合教學方式，力求設計出符合STEM理念的課程。同時課程設計中要強化學生與老師、學生與學生之間的對話和反思，且不能壓縮學生學習過程的展開和情感的體驗，要讓學生在理解中學習，使學生在活動中建構自己的科學概念，借助實驗筆記反思自己學習的過程，通過自我評價和組員評價，經歷自我認知的過程。

以“玩磁鐵”為例，教師首先相向學生展示常見的磁鐵，隨后展示形色各異的磁鐵，并提問學生是否認識這些磁鐵，對磁鐵做簡單介紹，接著教師演示用磁鐵吸一些物品，通過演示學生知道磁鐵具有吸附作用，隨后問學生磁鐵的吸附作用在生活中有哪些運用。之后給學生一些實驗用具，讓學生自由地使用磁鐵，并在記錄本上記錄觀察到的現象，允許同學之間交流。活動結束后教師讓學生匯報小組對磁鐵特性的總結，老師并對磁鐵知識做補充和拓展。最后讓學生運用磁鐵做一件創意作品，使學生在實踐中運用綜合科學知識。

五、 結語

總之，小學科學課程教學現狀的改變和教學質量的提升，不是一蹴而就的，需要學校、全體科學教育工作者、家長的共同重視，不僅是一線科學教師個人的責任。從長期而言，培養具有STEM素養的小學專業科學教師需要國家和學校的高度重視，改變我國小學科學教師專業隊伍人員匱乏的現狀是提升小學科學教學質量的關鍵。

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作者簡介：衛美林，江蘇省南通市，江蘇省南通市虹橋第二小學;

衛陳蝶，江蘇省南京市，江蘇省南京師范大學。