淺談STEAM教育理念下科學實驗的有效開發

王曉潔

（珠海市香洲區甄賢小學，廣東 珠海 519000）

科學課，學校課程中的一員，由開始被語數英老師兼任教學到近年來每年招聘專職科學老師，可見這門科目在國內越發受到的重視，香洲區對科學的重視也不比其他地區少。STEAM是由STEM演進而來的，包含Science（科學）、Engineering（工程）、Technology（技術）、Maths（數學）、Art（藝術）的含義[1]，后面有補充Art代表的不單單是藝術，而是美、語言、人文、形體藝術等含義[2]。從小學階段的12本科學教材中我們不難發現，里面滲透著數學、工程、技術等方面，因此，我們在教學中滲透STEAM理念不僅豐富了課堂內容，而且對學生綜合素質的培養也起到一定作用，為社會培養全面發展的人奠定基礎。如何讓STEAM理念發揮重要作用呢？筆者對于STEAM教育理念下科學實驗的有效開發有以下幾點看法，希望能給科學老師們一些可行的建議，提高課堂質量，讓課堂趣味叢生。

一、夯實原教材知識，提高學生的實驗能力

（一）明確知識概念

每節課都有一個知識要點，明確概念，收獲理論知識是科學素養之一。理論爛熟于心，是在工作生活中要做到觸類旁通、舉一反三和靈感乍現的基礎。例如，在五年級下冊中熱的單元里有一節需要探究液體的熱脹冷縮，需要明確熱脹冷縮的概念及其意義才能進一步進行探究實驗。

（二）謹記實驗注意事項

實驗的注意事項對于實驗的成敗有舉足輕重的地位，往往一個不小心就會影響實驗結果甚至讓實驗失敗。在《加油向未來》的節目中，來自中國農業大學生物學院的李贊東教授給我們展示了國內首例無殼小雞的孵化實驗，光是第一步剪開蛋殼就有嚴格的手法、力度和位置要求，若是稍有偏差實驗就無法繼續。正是謹慎操作每一步實驗，避免觸發注意事項的雷區，才有了國內第一個不在蛋殼中孵化出來，而是在杯子里鉆出的小雞。剪開蛋殼是一種技術，沒殼的蛋在恒溫箱中培養一段時間是個工程，需要21天孵化出來是數學統計，小雞出來瞬間的驚喜是一種人文，整個無殼孵化實驗很好體現科學實驗中的STEAM理念。這只集萬千關注于一身的小雞，在各地征集小名，最后定為“小茶缸”。

（三）開始實驗操作

了解概念和注意事項后，動手操作實驗成為科學課中的核心部分。例如從STEAM理念看四年級上冊《天氣日歷》，天氣日歷的制作需要記錄每天的溫度，通過對這些數據的統計分析了解一段時間內的溫度變化情況，這使得實驗中有了數學方面的內容；天氣日歷的完成還需要測量每天的風向和風速，風向標的制作與使用是技術與工程方面的內容，學生需要從材料的選擇、大小的設定進行多次嘗試；每天的云量與降雨情況用圖標表示，把圖標用準確、畫漂亮這又是藝術方面的要求；做一件事情在開始的一兩天不難，但是完成制作整個月的天氣日歷需要學生每天進行記錄，三十天的堅持，這種持之以恒的毅力，這是一個從科學技術方面走向人文層面的過程。

二、融匯多學科特點，增強學生的實驗體驗

STEAM是融合了多個學科知識的理念，科學課有不少實驗經過跨學科整合變得更加出彩。以夢想課程中一節《神奇的變換》為例，該課包含有兩個變化實驗，一個是物理變化創造的奇跡，另一個是化學變化激發出的創新能力。

（一）民間藝術的引入，變不可能為可能

要一個人從一張A4紙中穿過，硬闖肯定無法實現，光是頭部就能把紙張撐破。老師引導學生思考民間拉花藝術后，同學們有了突破難點的靈感：這就需要通過剪紙藝術將其變成可能。這個過程需要對紙進行剪裁，在多次嘗試后，不少學生發現紙張被剪的次數直接影響紙展開后的周長，而周長就決定了穿過紙的人數。剪的越多，展開后的紙圈周長越大。同學們鉆進一個個圈中，最后看到最大的一個圈能容納20人。這個融合數學、民間藝術的實驗調動了課堂氛圍；學生同在一個圈子中，彼此之間的距離的被拉進也升級學生之間的友誼。拉進人與人之間的關系，感受并珍惜友情的美好也是學生應該具備的一種素養。此外，在這樣的科學課堂中，學生在感受民間剪紙藝術的同時，也豐富了他們對科學課的認識。學生能夠體會科學應用在生活的方方面面，能打破思維禁錮，給我們一個大門，讓不可能變成可能，實現新的跨越，成就新的自我。

（二）繪畫教學的融入，化無趣味為樂趣

這是一個咖喱溶液在堿性環境和酸性環境下的顯色反應，屬于化學變化。在一般常規教學中，在試管中操作實現就可以看到顏色變化，但是如此一來就只是紅、黃顏色互變而已，看點不高。教師改變教學思路，通過將圓形棉白布泡在咖喱溶液中二十分鐘再取出，吸收咖喱中的可溶性物質，也就是將咖喱中對酸堿“敏感”的物質吸收起來，讓液體之間單調無形的反應變成千姿百態的畫面。學生以棉簽為筆，以蘇打水為墨在棉白布上作畫。被咖喱染上黃色的底布，沾著無色的蘇打水的棉簽碰到的布面馬上變成紅色的勾邊。同學們設計出自己喜歡的東西、畫出鋪涂紅色的愛心、紅蘋果、紅邊黃色皮的雪梨、紅邊黃色皮的香蕉、小組合作寫下對老師的喜愛的文字、同學間的祝福、等等。這使得實驗變得有趣起來，學生體驗別開生面的畫筆，一堂科學課中的美術課，一堂含有美學色彩的科學課。科學也可以很美，只因學生有一顆創造美的心和一雙靈巧的手。

三、啟發學生好奇心，培養學生的創新能力

STEAM教育的核心之一是培養全面發展的人，培養出能從多角度思考、創新性解決問題能力的人。STEAM教育包含作品產出，通過作品將邏輯思維外化、外顯出創新成果、也是收獲成就感的方式之一。優秀的作品離不開創新性思維，因此培養學生的創新能力是重點。

好奇心是培養創新思維的關鍵。培養一雙善于觀察的眼睛，去發現新事物、嘗試提出問題，在求知欲的驅使下，自主搜集多方資料嘗試解決問題。老師可以適當設置激勵方案，學生在好奇心和求勝欲的作用中去尋求多方支援，這時就有團隊的力量。團隊中會擦出思維的火花，隊員各個有自己的想法，這需要培養他們的概括能力，把自己的觀點簡明表達，在團隊中這樣的求異思維進一步拓展思維，達到思維創新。

《水火箭》是我們四年級科學的拓展課。學生在看到老師拿出的實驗材料后新生疑問：就靠兩個飲料瓶子就能做成飛上天空的火箭？老師沒有拿出全部材料，而是給學生時間去思考、討論、聯系生活中的火箭的樣子去設計自己小組的水火箭。有的小組設計出平頭的火箭，有的小組設計出錐形的火箭，組間發表想法去支持或者質疑各方觀點。火箭外形設計好，如何升空？學生想到它必須受到向上的力，既然是“水火箭”，肯定少不了水的參與，水如何做動力？引導學生看神州火箭發射，他們看到有火焰向下噴出，火箭向上升空，遷移得出，水應是向下噴出。如何使得水向下噴出？一方面要考慮火箭的擺放方式，另一面還得思考水如何出來。這樣以學生為主體、老師做引導的方式上課，學生自主探究能力得到很好鍛煉，在不斷發現問題、討論問題、嘗試解決問題中邏輯思維得到鍛煉、創新能力逐漸培養。

四、設置課堂外任務，強化學生的動手能力

科學探究不應該在下課鈴聲響起后止步，科學的發明創造來源于生活，需要學生留心觀察并動手去實踐探索。課后的實踐更能挖掘出學習的潛能，也會對事物有更深刻的理解。例如三年級上冊《植物的葉》，課內學習葉子的結構和葉子的一生，課后布置完成制作葉脈書簽或拓印樹葉鍛煉了學生的動手能力，手指不再那么僵硬而是更加靈活。同時，這也會加深學生對葉子結構的認識，了解植物通過光合作用制造有機物的場所，感悟生命的不易與堅強，對生命保有敬畏之心，珍惜每個生命。

綜上所述，要在傳統科學教學中融合STEAM這種新型理念并非一朝一夕能達成，其中的核心是創新，這需要教師堅定以學生為中心，給他們時間和空間在觀察、思考、實踐、交流中獲得成長；需要我們有轉變觀念的決心，需要我們去不斷學習，開闊眼界，辭舊迎新，與時俱進，發揚“不忘初心，牢記使命，永遠奮斗”的精神。