基于STEM的小學科學生活化實驗的開發

王芳

摘要：隨著科學技術的快速發展，正在逐步滲透到各個領域中，從教育角度來看，逐漸形成了科學、技術、工程與教育相互融合的模式，成為了跨學科的綜合性課程，同時STEM教育理念也被納入了小學科學課程標準中。對于小學階段的學生來說，所要學習的科學內容主要是一些身邊較為常見的生活現象。因為生活化的科學實驗在操作的時候相對更加容易，并且也可以在這過程中逐漸培養學生解決問題的能力。因此本文基于STEM，對小學科學生活化實驗的開發進行了研究與分析，首先對與之相關的概念作簡單概述，然后設計了案例“做一個降落傘”，最后獲得了實驗具體開發的啟示。

關鍵詞：STEM教育;小學科學;生活化實驗

中圖分類號：G4 ?文獻標識碼：A ?文章編號：（2020）-25-266

引言

小學科學課程經歷了由“自然—自然常識—科學”的三次名稱變更。而從自然到科學其中最大的區別就在于前者傾向于對理論知識的獲取，后者則強調知識獲取的過程，更傾向于實踐活動。僅僅從課程名稱的變化也可以從中看出實驗探究的重要性，不僅在很大程度上影響學生對知識獲取的程度，也能通過潛移默化的方式培養學生對事物探索的能力。所以本文在STEM教學理念基礎上，對小學科學生活化實驗的開發展開研究與分析。

一、概念界定

（一）STEM教育

對于STEM教育，目前學術界還沒有統一的共識。華東師范大學趙中建教授認為STEM是科學、技術、工程、數學四個英語單詞首字母的縮寫。STEM教育被稱為是“后設學科”，STEM這門跨領域的學科將原本分散的四門學科集合成一個整體。國內也有學者認為STEM為科學、工程、技術和數學的簡稱，實質在于構建一個新的橋梁來為學生提供在眾多孤立的學科中整體認識世界的可能性，在一種教學案例中進行這四種學科的整合，是一個把零散的知識形成一個聯系緊密、統一整體的過程，是一種跨學科的學習方法。

（二）生活化實驗

生活化實驗指的是基于學生的生活實際，從學生現有的生活經歷、認識水平和能力出發，利用學生日常生活中熟悉的事物，通過一定的組織與設計用于探究科學規律的實驗活動中，使科學實驗帶上生活味兒，讓學生感受到科學來源于生活，知識就在身邊，生活處處皆科學。

二、基于STEM的生活化實驗的具體開發案例——做一個降落傘

（一）教學環節設計

環節一：創設生活化情境

“興趣是最好的老師”，所以在第一環節階段可以通過一個謎語游戲來達到活躍課堂氛圍的效果。而這一謎語不僅可以引出該案例說要觀察的對象蒲公英，還能借此暗示本次研究的對象，從而可以在一定程度上為后面環節的進行打下基礎。

環節二：提出情境問題

按照環節一所揭曉的謎底展開引出一環節，即提出情境問題。首先對蒲公英的種子進行詳細觀察;然后從中找到蒲公英種子隨風傳播的所具備的特點;最后再挑選出一些蒲公英種子飛行的圖片，并將之與降落傘相聯系，從而引出本節實驗課的研究主題。

環節三：設計建構降落傘

在這一環節中，首先讓學生知道人類從蒲公英種子上得到啟示制造降落傘，初步了解仿生化設計，感受大自然的神奇，接著了解降落傘的主要結構的科學知識，再利用提供材料進行技術設計，建構降落傘模型，并提示相應的模型建構步驟啟發學生的靈感，學生在小組交流中碰撞出創造性的火花。

環節四：降落傘模型檢驗與優化

在學生建構完降落傘模型之后，采用相同的檢驗規則進行降落比賽，其中涉及到數學測量方法和數據處理等知識，分析數據后模型進行改進處理，體現工程技術設計不斷改進的思想。

環節五：評價交流

在進行模型檢驗之后對學生的探究結果進行評價，實行精神上的獎勵，接著學生進行模型制作和更多仿生例子的交流，在交流中表達自己的意見也吸取他們的成果，豐富自己的認識。

（二）實驗記錄單設計

實驗記錄單

①觀察蒲公英種子

a蒲公英種子的特點（ ?）; b蒲公英種子的傳播方式（ ?）。

②資質降落傘

a降落傘第一次降落到地面所用時間（ ?）秒、（ ?）秒、（ ?）秒，平均值為（ ?）秒

b想讓降落傘降落的更慢應該怎么做呢？（ ? ? ）

c降落傘第二次降落到地面所用時間（ ?）秒、（ ?）秒、（ ?）秒，平均值為（ ?）秒

③我知道

你還知道哪些人類的發明是從大自然中獲得的啟示呢？

三、對后續實驗開發的啟示

（一）實驗設計生活化

通過對上述開發案例的應用結果可以發現，小學階段的學生們會更加傾向于喜歡更具生活化的科學課堂。由于部分科學探究所設計的材料比較廣泛，僅僅是憑借實驗室中的材料是遠遠不夠的，當學校沒有及時對科學課堂中所需的材料進行及時補充，那么就會在很大程度上降低學生對科學實驗的興趣。所以如果教師能夠在科學課堂中進行的實驗采用一些生活中較為常見的材料，將科學實驗生活化，不僅可以培養學生探索新事物、新知識的能力，也能在很大程度調動學生的熱情及興趣。

（二）精心設置實驗情境

無論做任何事情，一個好的開端都能夠在一定程度上提高成功的幾率。小學階段的科學實驗也不例外，上述案例情景設計的好壞會直接影響到學生對于該項科學探索感興趣的程度。而本研究中所涉及到的實驗情景則充分的考慮到了這一問題，因此在實驗過程中也很好的激發了學生探索新鮮事物及知識的欲望。所以由此便足以說明，在設置實驗情景的時候，結合學生特點對于實驗效果來說是至關重要的。

（三）注重實驗的分工合作

在對所開發的“做一個降落傘”案例進行實際教學應用的過程中，發現了小組學習對于實驗完成效果的重要性，特別是當STEM理念與科學實驗相融合之后，小組合作則更加凸顯出各成員合理的有效分工的必要性。與此同時，在這過程中還發現四個人一組為最佳，不僅可以讓每個學生都參與其中，提高實驗完成的效率，還能讓學生從中體會到模型制作的樂趣

結束語

綜上所述，將STEM教育理念與小學科學向融合已經逐漸成為了科學教學的研究熱點，不僅如此，這一改變也在很大程度上改變了科學教師原本的教學方式，并且也對科學教師的專業能力提出了更高的要求。本文通過在STEM教育背景下對小學科學生活化實驗的開發進行深入研究后得出了對后續試驗開發的啟示，包括試驗設計應更加生活化、相應的實驗情境也應精心的設置、注重實驗的分工合作。

參考文獻

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