淺談在小學科學教學中融入STEAM 教育

周愛敏

浙江省溫州市甌海區瞿溪第四小學

steam是科學、技術、工程、藝術、數學五門學科英文首字母的縮寫，該教育模式在源于美國的stem 教育基礎上加入了“藝術”，包含較廣泛的人文藝術科目，通過工程和藝術來解讀科學和技術。它打破常規了學科界限，支持學生以學科整合的方式認識世界，以綜合創新的形式改造世界，培養學生設計和解決實際問題的能力。我國倡導跨學科的stem 項目學習方式，并鼓勵教師開展教學實踐。

一、STEAM 教育在我國發展現狀

stem 教育得到了我國教育界的關注。2013 年始，舉辦全國中小學steam 教育論壇。2015 年江蘇省宣布正式實施stem 課程；2016 年“上海stem 云中心stem 課程黃浦基地”正式成立。2016 年中美STEM+創新教育論壇系列活動在北京、浙江等地舉行，stem+創新教育中心同時揭牌成立，浙江省將推進中小學stem 教育納入“十三五”工作重點。2017 年北師大、教育部等發布了《中國steam 教育發展報告》。中國教育科學研究院成立STEM 教育研究中心，頒布《2017 中國stem 教育白皮書》，啟動中國stem 教育2029 創新行動計劃，并起草了《stem教師能力等級標準》。由于我國steam 教育還處于起步階段，目前部分學校已將steam 課程納入到課程體系中，但未能進入常態的課程與教學。實施steam 教育對從業教師要求高，經費投入大，我們現階段可將現有小學《科學》教材的一些內容融入steam 教育。

二、各年級教材內容融入STEAM 教育的設計

（一）三年級——“做一張紙”：1.我國造紙術的歷史；2.課外延伸：收集較干凈的餐巾紙并浸泡；3.小組合作：做一張紙。三年級下冊“做個指南針”：1.指南針的演變歷史；2.設計制作我的指南針；3.展示評價我們的指南針。

（二）四年級——“做個風向標”：1.觀察各種各樣的風向標；2.設計制作風向標；3.使用評價風向標?！白鰝€雨量器”：1.參觀氣象站或觀察實驗室中的雨量器；2.設計我的雨量器（進行成本核算）；3.制作雨量器；4.評價和使用雨量器?！白鰝€小開關”：1.舉辦并參觀開關博覽會；2.設計制作我的小開關；3.使用和改進小開關；4.小開關通電比賽。

（三）五年級——“做太陽能熱水器”：1.實地參觀太陽能熱水器；2.科學小論文：我的太陽能熱水器；3.制作太陽能熱水器；4.測試我的太陽能熱水器；5.展示改進后的太陽能熱水器?！霸O計制作小賽車”：1.小賽車競技場或觀看各種賽車圖片、錄像；2.設計小賽車（材料成本核算）；3.制作小賽車；4.舉辦一個賽車會?！霸煲凰倚〈保?.船的發展歷史；2.制訂造船計劃（核算材料成本）；3.制作和改進我的小船；4.看誰的小船裝貨多?！白鰝€保溫杯”：1.比一比誰收集到的保溫杯保溫效果好；2.設計我的保溫杯；3.制作并測試保溫杯；4.保藏冰塊比賽?！? 分鐘計時器”：1.考察各式機械鐘表；2.設計制作我的1 分鐘計時器；3.使用評價1 分鐘計時器；4.改進1 分鐘計時器；5.看誰的1 分鐘計時器更準。

（四）六年級——“小桿秤”：1.調查桿秤的歷史，感受桿秤；2.繪制小桿秤的圖紙，制作模型；3.設計我的桿秤（選擇材料、計算成本）；4.制作我的桿秤（接近真實的桿秤）；5.測試、評價我們的桿秤；6.介紹、展示我們的桿秤?！敖ǜ咚保?.參觀學校附近的高塔；2.測算高塔高度我能行；3.設計我的高塔；4.搭建我的高塔；5.測試、評價我們的高塔?！白黾垬颉保?.收集各種橋的圖片，舉辦博覽會；2.我畫我的橋；3.制作紙橋；4.展示、評價我的橋（測量長寬高，計算重量）。“建個太陽系模型”：1.收集八大行星數據資料（按比例縮?。?；2.制作八大行星；3.場地測量與定點；4.構建太陽系模型；“建個堆肥箱”：1.堆肥意義及步驟；2.堆肥前的準備（收集廚余垃圾、器具）；3.堆肥及其管理；4.使用堆肥并評價。

三、小學科學融入STEAM 教育的效果與不足

小學科學課堂引入steam 教育理念，學生通過整體規劃、成本核算等進行系統性思考；設計圖紙這一環節，讓學生科學與藝術緊密結合；學生動手制造出可靠的產品，是一個逐步完善的實踐過程，也是一個學生整體素質提高的過程，學生對此有濃厚的興趣，能夠達到學生愛科學、學科學、用科學的目的。

當然，在小學科學中融入steam教育，還存在一些主要問題需要解決：

1.任課教師受到學科教學評價方面的壓力。目前，教育行政部門和學校還是主要以掌握多少學科知識為檢測方向，創新實踐能力雖然在青少年科技比賽中能夠展示，但并非是主流的評價。steam 教育對接培養學生的核心素養，保護了學生的興趣，如果老師的教育成果得不到理解和認可，綜合素質又沒有跟上，他們對steam教育會失去興趣。

2.steam 教育需要承擔安全方面的壓力。融入steam 教育以小學科學中的“工程與技術”的內容為載體，指向真實的生活中解決問題，到社會中進行考察研究、采購材料，課余時間進行制作，都需要得到安全上的保障，而學校難于維續。

四、如何在小學科學教學融入STEAM 教育

（一）課程資源整合，創設STEAM 教育下的科學教學情境

優化學科核心素養培養效果是目前各學科教師應該重視和承擔的教學任務。因此，我們在指導小學科學教學活動的過程中，也要結合該學科實用性、綜合性的特點，切實融入技術、工程、藝術、數學等跨學科知識素材，為學生提供更高質量的教學資源，以學生為主體構建有效課堂。合理創設教學情境利于學生主動構建科學學科知識和跨領域知識的關系，獲得多元思維發展可能性。如教科版小學科學《陽光下的影子》，筆者在指導這部分知識教學活動的過程中，主動引導學生實地觀察，讓學生在校園中借助參照物計算太陽的高度、確定其位置。我用平臂疊拳法測量太陽的高度，并鼓勵學生模仿，然后記錄數據。通過這節課的實踐活動，學生對“影子”有了深刻認識，之后我引導學生深入觀察、合作探討，并布置了小組合作學習的問題：“陽光下影子的變化有什么規律？”學生結合問題內容展開探討，課堂教學氛圍十分熱烈。這節課的實踐操作活動中，我們充分利用了數學知識，測量和計算都體現了數學的工具性和實用性。

（二）優化教學引導，提升STEAM 教育下的科學教學品質

STEAM 教育理念強調學科的橫向聯系，促進學科知識之間的有效融合。以小學生的認知水平和基礎知識水平來說，我們在組織學科教學活動的過程中，要為學生提供必要指導，切實實現教學資源優化和教學策略調整，以提升課堂教學活動的針對性。案例分析、集體討論、實地觀察、實驗操作、課堂辯論、社會調查、報告撰寫等都屬于綜合實踐教法運用，我們在具體的應用環節，要立足教學內容和目標做好篩選。如教科版小學科學《土壤中有什么》的課時教學中，我課前為學生布置觀察土壤的學習任務，然后在課堂教學開端引導學生展示課前觀察結果，在提問過程中，有的學生就說：“我看到土壤中有草根、落葉、蚯蚓、沙子……”還有學生說：“土壤中還有很多垃圾，比如塑料袋、飲料瓶子以及玻璃渣子等?！边€有學生說：“老師我在課外書中看到，土壤中有豐富的礦物質，如鈣、鐵、鋅、鉀等，但是我們肉眼很難觀察到，因此常常被我們忽視。”學生在課前的自主學習環節，發現了很多平時沒有關注到的現象，增加了學生對土壤的熟悉程度，地理、氣候、自然科學、社會學等，都成為學生認知構建點。

（三）利用模擬實驗，創新STEAM 教育下的科學教學目標

小學科學課程以實踐操作環節為支撐，在STEAM 教育理念下，我經常利用課堂上實踐操作環節，并做好課外延伸，引導學生體驗科學知識的趣味性，感受科學魅力。在組織小學科學課程教學活動的時候，就組織學生參與實踐操作，之后創新學科教學目標，實現多元教學，構建有效課堂。如教科版小學科學《河流對土地的作用》學習時，我為學生設計操作實驗，要求學生利用身邊可以利用的材料，開展分組實驗活動，合作演示河流沖擊土壤的場景，學生在任務驅動下很快建立合作關系，結合可以在實際生活中找到的塑料瓶子、小鏟子、報紙、尺子、接水桶、沙子等素材，模擬河流運動，將土壤沖擊成小平原。在實驗操作過程中，我提醒學生做好實驗記錄和討論工作，并在實驗操作結束后進行小組合作學習成果展示，幫助學生獲得成就感，建立競爭意識。很多小組在成果展示環節都表現得比較出色，如有的小組學生就說出了土壤和泥沙被沖擊后會呈現出不同景觀，并分析了原因。我對這組學生提出表揚，給出肯定性的教學評價。此外，我還利用圖片，為學生展現沖積扇、河流峽谷等景觀，展示大自然的鬼斧神工，滲透美育目標，實現跨學科教學。

（四）基于開放的學習，重視方案設計，培養學生創新能力

STEAM 教育的魅力在于孩子們能通過作品實現與展示自己的奇思妙想。要實現和展示自己的奇思妙想，創造想象是必不可少的條件。所謂的創造想象，就是根據一定的目的、任務，在腦海中對已有表象進行加工，創造出新形象的心理過程。在STEAM 課程的學習中，學生在制作產品之前要在頭腦中借助想象力構成“做什么”“怎么做”的形象，然后形成設計方案。設計方案中核心的環節就是畫設計圖，對于小學生來說畫設計圖最常用的是徒手畫草圖。《做一頂帽子》這節課，學生從想要一頂擁有什么功能的帽子出發，經歷小組討論、頭腦風暴等過程，設計草圖展示了十多種個性化的設計方案。通過畫設計圖，可引發學生的創造想象，訓練學生敏捷的形象思維表達能力。在嘗試運用多種材料、多種思路、多樣方法完成作品設計的學習方式，，能充分發揮學生的天分與潛能，使學生能夠進行自主學習和獨立思考，學生的批判性思維和創新思維能夠更好地發展。

結語

綜上所述，STEAM 教育理念，對技術學科之間的關聯性給予很大肯定，提倡學科聯系構建，體現了現代教育理念對學科教學活動開展策略的創新思考。STEAM 概念下，我們想要構建高質量的小學科學課堂，就要致力于構建和諧的教學氛圍，樹立學科融合理念，以學生為主體探索創新教育理念，鼓勵學生探索和創造，促進理論學習和實踐操作的有機結合，激發小學生的求知欲和好奇心，培養他們的合作學習能力和創新意識，為全面發展的復合型人才培養奠定基礎?；诖?，本研究主要分析了小學科學教學活動中STEAM 教育理念的有效應用路徑，希望本研究觀點可供相關教育工作者參考。