STEM教育理念下的小學科學實驗改進與創新策略

鄭秀麗

摘? 要：STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的跨學科學習方式和課程組織方式。本文通過改進實驗材料，滲透STEM理念;改進實驗裝置，深化STEM理念;改進實驗方法，鞏固STEM理念;自制創新教具，升華STEM理念四個策略來例談STEM教育理念下的小學科學實驗改進與創新策略。

關鍵詞：STEM? 小學科學? 實驗改進與創新? 策略

科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）與數學（Mathematics）即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的跨學科學習方式和課程組織方式。新的《小學科學課程標準》提出了學科關聯建議：“倡導跨學科學習方式?！币虼?，如何在stem教育理念下對小學科學實驗改進與創新，我將結合日常教學例談幾點策略。

一、改進實驗材料，滲透STEM理念

實驗活動材料的準備是有效滲透STEM理念的基礎，是一切探究活動的開始，材料選取是否合理將直接影響學生探究活動能否順利進行，對科學概念的理解是否準確。新課標要求小學科學教學與生活聯系更加緊密，脫離了生活，我們的教育就會變成無源之水、無本之木實。然而，教材中一些材料本身有問題，學生實驗時缺乏可操作性，浪費時間，更可怕的是打擊學生的科學探究積極性。如果把教科書中的部分實驗材料更換成生活中常見、便于操作且價格低廉的材料，不僅能夠代替教材中材料的功能，還能使實驗的效果更直觀。

例如，教科版小學科學五年級下冊《沉與浮》單元第一課《物體在水中是沉是浮》。實驗一，猜測驗證胡蘿卜在水中是沉是浮。實驗二，切分蘿卜，把它切成一半、四分之一、八分之一，甚至更小，通過實驗讓學生知道由同種材料構成的物體，在水中的沉浮與輕重和體積大小無關。存在問題：胡蘿卜下端富含礦物質，密度比其他部位大，胡蘿卜整個在水中上浮，而切分后下部分在水中下沉，直接誤導學生，影響探究的有效性，因此不能作為探究的材料。改進方法：在這個探究活動中，我把蘿卜改為蘋果，實驗效果明顯，學生不會產生歧義，且為下節課探究“物體在水中沉浮的因素與什么有關”提供了有結構的材料。

二、改進實驗裝置，深化STEM理念

實驗裝置的科學設計是推進實驗進程的必經之路，是實驗取得預期效果的關鍵。在現有教材中，有些實驗裝置不夠嚴密，造成實驗誤差大，有些實驗裝置煩瑣，導致實驗時效長，有些實驗裝置操作困難，結果學生無從下手等。通過改進實驗裝置，可以深化STEM理念。

教科版五年級下冊《熱》單元第3課《液體的熱脹冷縮》，探究液體的受熱后長度的增加。教材中用液體受熱后膨脹變長推動導管水位上升的高度與冷卻后下降的距離來測量液體膨脹系數，學生只能用眼睛觀看憑感覺，無法得到一個準確數據。針對這種情況，我改進導管上貼一個刻度尺，在到燒杯另一旁放一支溫度計，通過觀察刻度尺與溫度高低時間變化得到的真實的數據，學生觀察更加形象直觀。

三、改進實驗方法，鞏固STEM理念

實驗方法是科學教學的前提和關鍵，如果能對已有實驗進行重新設計，對設定實驗進行分析，找出不足，再選用新的方法，促進實驗最優化，這樣會更符合新課改的理念和要求，從而提升實驗教學的實效，鞏固STEM理念。

目前，教材中很多實驗的方法和步驟很不適合小學生的認知規律。在設計實驗時，引導學生進行自主探討，盡力選用簡便操作、效果明顯的方法。比如，教科版五年級下冊《浮力》這一課，主要實驗是探究浮力和排開水量之間的關系。如果按照原有教材規定的實驗器材開展實驗太難操作，實驗存在很大誤差，而且效果欠佳。存在主要問題有以下幾點：1.用橡皮泥固定杯底的小滑輪或者勾碼，橡皮泥在水中會融化，粘貼不住，容易被拉掉。2.裝水的容器也難以選擇，容器大了便于直接用手操作，但水位上升不明顯，不利于觀察;容器小了便于讀數，但杯底的滑輪不太容易安放，老師演示都難以操作，更別說學生分組實驗。結合本單元教材內容和教者對教材的理解，重新設計實驗：用一個塑料空瓶代替泡沫塑料塊，一個1000毫升的塑料量杯代替水槽，采用往塑料瓶中加鉤碼的方法，改變給塑料瓶施加的壓力來探究它排開的水量和受到的浮力大小的關系，該方法便于操作，簡單直觀，順利完成教學任務，達到了預定的目的和效果。

四、自制創新教具，升華STEM理念

自制教具不僅可以彌補現有儀器的不足，制作和使用得好還能活躍課堂氣氛，化抽象為直觀，突破教學難點，使學生易于理解所學內容，提高課堂效率，升華STEM理念。

如“光的反射”這一節內容中，教學重點是讓學生認識光的反射及運用。光是通過直線形式傳播的，如果這個規律只憑教師講解，學生并非親眼所見，就沒有說服力，學生也難以理解。所以，教師、學生可自制演示箱，在箱內放置一面鏡子。當光源的光照射到鏡面時，學生通過觀察就很容易得出“光的反射也是直線傳播的”結論，本節課的教學難點也很容易得到突破。

總之，在日常教學中，有效的實驗改進的確能給探究活動起到推波助瀾的作用，但在改進的過程中，我們不能盲目和隨意，一味追求為改進而改進。實驗改進應在教材實驗的基礎上，以教學重難點的突破、科學概念的建構、認知理解的疏導及動手操作的簡便等作為改進的依據，同時在STEM教育理念下，結合學生的年齡特點和實際情況，有的放矢地進行，將STEM教育理念融入科學實驗教學之中，這也是新課程改革的必然選擇。

參考文獻

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