STEM理念引領小學科學教學走向核心素養

江蘇省海安市大公鎮北凌小學 張俊紅

國家經濟實力的增長離不開科技的驅動，國與國的競爭本質上是科學技術的競爭，從這個角度講，“科學技術是第一生產力”至今仍然有著重要的意義。而將社會的發展映照到小學科學學科的教學中，筆者發現在核心素養的背景下，小學科學教學的方向亟需由科學知識的傳授轉向科學能力尤其是科學探究能力的培養。近年來的實踐表明，就探究抓探究的效果是不明顯的，將科學探究模式化更加是不可取的，只有在更先進的教學理念的指導之下，只有將先進的教學理念轉化為實實在在的教學行為，才能收到核心素養落地、科學課堂欣欣向榮的效果。在這樣的思路之下，STEM教學理念進入了小學科學教學的視野。

一、STEM理念與小學科學教學吻合度初探

STEM教育是由美國教育界2015年12月提出的，STEM教育在美國得到較為廣泛的應用后，我國也引入了STEM教育的理念，且得到了國內教育界的廣泛重視。在小學科學教育中，融入STEM教育理念，不僅能夠提高小學科學的教學效率，同時也有助于學生更好地學習其他學科。這說明STEM理念與小學科學的教學需求是吻合的。

必須明確的是，STEM雖然是從科學、技術、工程、數學四個角度來進行闡述的，但這并不意味著其就是這四者的簡單組合，更不能認為在小學科學教學中要將這四者作為教學內容。筆者以為，這四者所蘊含的思想方法，更應當成為科學教學中的重點甚至是教學設計的主線，只有這樣STEM才會真正在學生的思維中扎根。例如“拱形的力量”的教學，教師可以明確“如何比較拱形物體的支撐力”的教學主線，讓學生圍繞“生活中為什么橋常常造成拱形”“如何制作拱形”“如何比較拱形物體與其他物體的支撐力”等問題進行思考并完成問題的解決。這樣STEM四要素能夠自然地融入其中，而學生運用、理解的過程也就成了STEM思想滲透進學生思維的過程。

基于以上分析，筆者以為，小學科學教學中以STEM及其思想為指導是可行的，與當前科學教學的取向是一致的，尤其是從核心素養的角度來看，學生必然可以在對STEM思想的理解中，生成可運用、能遷移的能力，這個能力構成了關鍵能力的有機組成部分。

二、STEM理念引導小學科學走向核心素養

用STEM理念與思想引導小學科學教學的質向發展，從而培育學生的核心素養，需要教師注意具體的操作環節。第一個環節就是STEM與小學科學教學如何融合的問題。有研究指出有效的融合思路可以是這樣的：學生基于真實情境中的驅動任務，通過聚焦問題、設計方案、制作模型、交流展示等學習環節，將科學、技術、工程、數學等學科知識通過模型制作這一活動形成連貫的、有組織的課堂結構，以期通過動手制作的學習經歷，讓學生自主建構知識，更深刻地理解知識，以提高學生合作交流、動手操作、解決問題、實踐創新等方面的能力。第二個環節是從學生參與科學活動的興趣與學習效果的角度來看，將科學、技術、工程、數學知識融為一體，提倡從綜合角度解決實際問題，培養學生的創新精神和實踐能力。

這里仍然以“拱形的力量”的探究為例來說明。雖然不同版本的教材中，對于這一話題有不同形式的涉及，但從學生學習的角度來看，基于教材但超越教材，選擇該課題作為培養學生科學探究的課題，仍然是非常有價值的。

首先，教師可以基于生活元素，從生活中拍攝與拱形相關的物體，如拱形橋、拱形門（城門）等，讓學生通過分析與歸納，發現這些物體的共同點——拱形，然后讓學生思考這些物體設計成拱形，可能與什么因素有關？通常情況下，學生自然會從受力（物體壓）的角度去給出答案。

其次，如何肯定拱形物體比其他形狀的物體的支撐力更強呢？這是探究的一個主要話題。教師自然應該引導學生通過“比較”的方法去解決問題。而作比較，在學生的面前就必須有拱形與非拱形的物體，于是探究就進入了技術與工程的主線——學生要用教師準備好的材料去制作拱形與非拱形。這里實際上要特別注意的一點是不能讓學生憑空去制作，而應當結合生活中的拱形物體去設計，這樣學生才不至于胡思亂想（這不是開放性思維，也不能說是創新）。在制作的過程中，筆者注意到學生會選擇相同的材料（硬紙板），然后通過折疊、拼湊、用膠水糊等方法，形成拱形或其他形狀。

再次，比較物體的受力情況。學生很自然地想到用物體去壓自己設計的不同形狀的物體，而考慮到比較方便，他們更傾向于選擇形狀相同、外形規則的物體，因為這樣更容易比較（有少數學生用自己的文具去壓，結果發現不同文具壓上去直到不同形狀的硬紙板物體塌了之后，不好比較壓力的大小了）。

最后學生對探究的結果進行描述。

在這樣的探究過程中，STEM要素豐富，而學生在此過程中經歷了觀察、提出問題、猜想、科學探究、比較、科學語言運用等過程，其中既有能力的培養，同時也有思想方法的滲透與運用等。因此可以肯定地講，學生在此過程中能夠生成科學探究意識與能力，從而為關鍵能力的養成、核心素養的落實奠定重要基礎。而在此過程中形成的科學態度也為必備品格充實了核心內容。一句話，核心素養的落實是有保證的。

三、STEM理念下小學科學教師的專業成長

將STEM引入小學科學教學，并追求兩者的融合，對于學生核心素養的落實來說，確實起著重要的促進作用，這豐富了人們對核心素養尤其是核心素養落地途徑的認識，因此對于師生的教與學都是有益的。其中上面已經重點闡述了STEM對學生核心素養落地的作用。而眾所周知的是，學生的核心素養能否落地，與教師的教學水平密切相關，而教學水平的提升則對應著教師的專業成長。

自從2017年2月，教育部頒布《全日制義務教育小學科學課程標準》以來，我們注意到本學科在課程內容上增設了技術與工程領域等內容，顯然這對小學科學教師提出了新的專業能力需求，即科學教師應當具備良好的跨學科知識整合能力、信息化教學能力、創新思維能力、工程與技術實踐能力、科學教育教研能力和終身學習能力。

面對這樣的要求，小學科學教師的專業成長如何進行是一個重要的問題。筆者以為，基于對STEM的研究，基于STEM在小學科學課堂上的不斷運用，科學教師已經尋找到了一個很好的載體，那就是以STEM在小學科學上的滲透為載體，以其如何促進學生核心素養的落地為研究對象，思考學生在科學知識建構過程中的收獲，這樣教師就將專業成長的根扎在了課堂的土地上，必然能夠實現專業成長的目標。而教師專業成長一旦得到實現，那學生核心素養的落地也就更具可能性。