STEM理論下小學科學課程建構發展研究

朱秀秀

【摘 要】STEM教育倡導融科學、技術、工程和數學于一體，主張跨學科學習。小學科學具有較強的綜合性，涵蓋了地理、物理、化學等多種學科知識，適合引入STEM理論進行教學。本文先對STEM理論進行了概述，重點研究了STEM理論下小學科學課程建構發展策略，希冀能為進一步提升小學科學教學有效性建言。

【關鍵詞】STEM理論;小學科學;課程建構

STEM理論結合了技術（Technology）、科學（Science）、工程（Engineering）與數學（Mathmatics）等多門學科知識，其倡導以項目學習、問題解決為導向來組織課程，培養學生跨學科解決問題的能力[1]。小學科學涵蓋了地理、物理、化學等多種學科知識，具有較強的綜合性，與STEM理論具有較高的契合度。為更好地提高學生的科學素養，小學學校應基于STEM理論下對小學科學課程進行新的建構發展，以確保小學科學教育目標順利實現。

一、STEM理論概述

20世紀80年代，美國提出了STEM理論。STEM并非是技術、科學、工程與數學四門學科的單一性的疊加，而是彼此自然地交叉融合并形成一個新的整體。技術是為了社會發展需要，人們在社會經濟發展歷程中創造的方法和技能的總稱;科學是人們在實踐中，經過理論與事實論證而發現客觀世界各類事物的屬性特點和運動規律;工程是科學和數學的某種應用，人們在自然科學理論指導下，通過結構、機器、產品、系統和過程，充分利用自然界的物質和能源特性，高效、高質地做出對人類有用的東西;數學是研究數量、結構、變化、空間以及信息等內容的自然學科，也是形式科學的一種，作為學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具，其通過分析現實世界空間表現方式與數量關系，來為社會經濟發展提供服務。盡管STEM理論源自美國，但其有別于傳統的單學科、重書本知識的教育方式，能促進學生實現全面、綜合的發展，因此從根本上符合社會對人才的普遍需求，在全球受到了推崇。我國在2015年11月，將STEM教育納入下一個五年規劃中，關于STEM理論相關的教育研究也逐漸增多。如王然認為應將STEM教育理念融入科學課程教學設計中，以培養學生的跨學科思維、復合思維及創造性思維能力[2];劉韜容，肖化認為，可從教學情境、課程教學和課程評價三方面，推動STEM教育與小學科學課程的有機融合[3]。

二、STEM理論下小學科學課程建構發展策略

（一）基于STEM理論優化課程設計

STEM理論強調培養學生的開拓和創造能力，在對小學科學課程進行優化設計時，要綜合考慮教育目標、教學、學生、教師等多種因素，以提升課程設計的科學性、合理性。基于STEM理論的科學課程要重視PBL項目式教學，讓主題變得新穎、有趣，并設置成若干小項目，分別組織學生進行探究學習。這樣能使學生快速進入角色，明確各自的分工，根據問題導向找到有效解決方法。STEM理論不是讓學生去做，而是更強調讓學生想做，在做的過程中得到鍛煉和提升。在優化小學科學課程教學目標時，要明確課程教育目的，根據學生的知識掌握能力、心理成長特點、動手能力等各種因素，設計更加符合小學生的小學科學課程教學目標。項目與活動的設計應以知識點作為活動的主線，通過知識點來幫助學生建構正確的科學知識體系。課程評價應做到多元化，從不同角度，運用不同模式、不同標準進行評價，評價的對象既要包括課堂教師教、學生學的效果，也要對教師和課程中的資源分配情況進行評價。

（二）增加課程內容趣味性

相關研究表明，小學階段學生的注意力維持穩定的時間約為20-25分鐘，因此，在對小學科學課程進行完善時，應在教育及認知發展規律導向下，根據小學生的身心特點與興趣愛好，最大可能地提高課程的趣味性和豐富性，理論部分要言簡意賅，這樣才能以趣激學，吸引學生積極主動地參與課程學習。工程設計是工程的核心，也是將STEM教育融入小學科學課程的突破口。例如，在學習“光”的內容時，教材原有的內容是先對相關科學知識進行介紹，然后再通過制作和評價太陽能熱水器來進行實踐。盡管其做到了理論和實踐一體化，卻未有真實的任務或項目驅動，中規中矩的教學內容難以激發學生的學習興趣。解決此問題，可先借助圖片、視頻等現代化教學方式，來構建一個真實的工程問題情境：在能源緊缺、環境污染背景下，作為新能源中的一種，太陽能具有非常可觀的應用前景，開發利用太陽能可以應對能源危機、保護自然環境。在此基礎上，引出太陽能熱水器設計與制作任務與要求。學生在工程問題解決的教學模式下，了解背景知識，思考位置和朝向、支架傾斜度、材料等對太陽能熱水器集熱效能的影響，進而在教師的指導下，設計出一款太陽能熱水器。最后，采用多元化課程評價方式，應用最具STEM特色的項目評價量表，來對學生的項目學習結果進行評價。這種趣味性強的課程，不僅有利于提高學生的學習興趣，還能培養學生的創新創造能力，使學生掌握工程設計在落實科學和工程知識學習、技術和數學中的應用。

三、結語

綜上所述，傳統的小學科學課程，重視學生的認知學習，而忽視對學生知識應用能力和創新創造精神的培養。STEAM理論是一種重實踐的超學科教育理念，在其指導下對小學科學課程進行重新建構和優化發展，將能更好地提高小學科學的教學有效性，全面提高小學生的科學素養，增強其未來發展能力。

參考文獻：

[1]孫燕.STEM教育在小學科學課程中的融合[J].教育科學論壇，2018（32）.

[2]王然.基于STEM理念的小學科學課程研究與設計[J].科學大眾（科學教育），2020（02）.

[3]劉韜容，肖化.STEM教育融入小學科學課程的改革路徑與實踐探索[J].基礎教育參考，2019（17）.