實現(xiàn)STEM教育與小學(xué)科學(xué)融合的對策研究

江蘇省揚州市邗江區(qū)實驗小學(xué) 張福鑫

STEM教育以任務(wù)驅(qū)動的方式將多門學(xué)科融合在一起實施教育，比較突出的是在教學(xué)的過程中融合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識。基于STEM理念的教學(xué)注重實際問題的解決和教學(xué)情境的營造，且在具體教學(xué)的過程中以學(xué)生為中心，以工程設(shè)計為主導(dǎo)，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和解決實際問題的能力起到了十分重要的作用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的融合，是將多門學(xué)科知識整合應(yīng)用的教學(xué)方法。STEM教育是一種正在興起的教學(xué)方式，牽涉到社會科學(xué)各個方面的內(nèi)容。其中，科學(xué)是指科學(xué)素養(yǎng)，具體要求學(xué)生能夠應(yīng)用科學(xué)知識，比如物理知識、數(shù)學(xué)知識、生物知識等來認識世界發(fā)展規(guī)律。技術(shù)是技術(shù)素養(yǎng)，具體要求學(xué)生在學(xué)習(xí)時能夠應(yīng)用各種操作技術(shù)解決實際生活問題。工程是工程素養(yǎng)，在教學(xué)過程中著重培養(yǎng)學(xué)生對工程技術(shù)的開發(fā)和設(shè)計能力，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程學(xué)習(xí)興趣。數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)和解決數(shù)學(xué)問題的過程中展現(xiàn)自己的思維能力。

二、STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實施的意義分析

1.能夠提升學(xué)生解決實際問題的能力。STEM教育思想具備跨學(xué)科、情境創(chuàng)設(shè)、增強體驗的特點，在具體教學(xué)中要求學(xué)生利用多門學(xué)科知識全面分析問題，并通過一定情境的創(chuàng)設(shè)來分析和解決實際問題，在這個過程中能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的認知能力和思維能力。

2.能夠激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。STEM教育具有趣味性的特點，在融合多學(xué)科特點開展教學(xué)的情況下充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在實施STEM教育時，教師會利用各個學(xué)科趣味性的特點來開展教學(xué)，并在教學(xué)實踐操作的過程中關(guān)注學(xué)生的參與性和對問題的思考性，將所需要探索的問題設(shè)計到游戲中，營造和諧的學(xué)習(xí)氛圍。

3.能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力。以往，小學(xué)科學(xué)的教學(xué)方式以教師單一的闡述知識點為主，整個課程的教學(xué)枯燥乏味、學(xué)習(xí)效率低下。在STEM教育理念的指引下加強教師、學(xué)生和家長之間的互動交流，學(xué)生通過和家長、教師交流可以解決自己在學(xué)科知識學(xué)習(xí)上的問題，獲得更多的啟發(fā)。

三、STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用

1.借助STEM教育理念豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容。學(xué)科融合能夠豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。將STEM教育理念融入到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中能夠通過對數(shù)學(xué)（導(dǎo)圖模型）、科學(xué)（知識）、技術(shù)（教學(xué)手段）的整合建構(gòu)一種新的學(xué)習(xí)概念，為解決實際問題提供指導(dǎo)。

比如在開展蘇教版小學(xué)科學(xué)“搭支架”單元教學(xué)時，教師可以這樣設(shè)計教學(xué)活動：充分考慮該課程和數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等學(xué)科的實踐關(guān)系，立足于學(xué)生對三角形穩(wěn)定原理的了解，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用拼接木棒嘗試拼接多個形狀，包含三角形、正方形、長方形等，接著引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)知識思考怎樣搭設(shè)支架最為牢固。

又如學(xué)習(xí)《光的反射》這一單元時，教師要求學(xué)生在不改變手電筒位置的情況下利用鏡子照亮?xí)婧蟮年幱靶∏颍嫵龉獾穆肪€圖。交流討論后得出學(xué)生一般利用兩面鏡子從正面反射光線來照亮小球，其中有一個小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩個鏡子從側(cè)面也能夠照亮陰影小球。在這組學(xué)生的啟發(fā)下，教師引導(dǎo)學(xué)生進一步思考還有沒有其他的方式來照亮小球。由此證明，借助數(shù)學(xué)知識可以發(fā)現(xiàn)兩面或者多面鏡子能夠從多個角度反射光線，幫助學(xué)生更好地理解光的反射這一科學(xué)知識。

2.借助STEM教育理念優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。在STEM教學(xué)理念的影響下，小學(xué)科學(xué)的教學(xué)不僅注重探究，還注重實踐。在小學(xué)科學(xué)探究知識的過程中，教師還要兼顧教學(xué)有效性和學(xué)生實踐能力的綜合發(fā)展，實現(xiàn)學(xué)科知識的學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生對學(xué)科知識的深層次探索和認識，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合應(yīng)用能力。比如在學(xué)習(xí)蘇教版小學(xué)科學(xué)《空氣占據(jù)空間嗎》這一內(nèi)容時，教材以烏鴉喝水的例子引入，帶領(lǐng)學(xué)生對問題進行自主探究，具體如下：一個瓶子里裝上一些水，應(yīng)用幾根吸管和一塊橡皮泥，在瓶子不傾斜的情況下嘗試借助空氣將水從瓶子中擠出來。經(jīng)過試驗后學(xué)生會獲得一定的經(jīng)驗，教師再組織學(xué)生重新做一個實驗進行驗證，即將一團紙巾放在一個杯子的底部，將杯子豎直扣入水中，紙巾會被水打濕嗎？通過引入、探究和驗證的層層遞進幫助學(xué)生在情境模擬中更好地學(xué)習(xí)知識。

3.借助STEM教育理念促進各學(xué)科知識技能的融合。零散的知識匯集在一起會形成一個整體，這不僅是簡單的融合，還需要從思維和認知的角度實現(xiàn)彼此的融合。比如在進行蘇教版小學(xué)科學(xué)《探索尺子音高變化》的知識學(xué)習(xí)之后，教師可以設(shè)計拓展性小課程：聲音的高低應(yīng)用音高表示，與物體振動的速度和發(fā)出的聲音也存在關(guān)聯(lián)，即振動越快聲音越高。為了幫助學(xué)生理解這一知識點，教師借音樂課上的音階知識，從do到xi的上升規(guī)律，除了mi和fa都是半個音高，其他都是一個音高。在了解這個規(guī)律之后，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用在試管中加入水的方式打造新樂器。應(yīng)用多種知識開展活動能有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握所學(xué)知識，使學(xué)生更加輕松、自在地參與到課堂學(xué)習(xí)中。

4.借助STEM理念對學(xué)生開展情感教育。小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個重要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生形成積極正確的科學(xué)態(tài)度。STEM教育理念指導(dǎo)下的情感教育注重對學(xué)生思想價值觀的培養(yǎng)。課堂教學(xué)中，教師的說辭遠不如親自引導(dǎo)學(xué)生實踐操作有意義。為此，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師需要結(jié)合學(xué)生的心理特點，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)充滿樂趣的情境，使學(xué)生真正喜歡上科學(xué)這門學(xué)科。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師會選擇一些學(xué)生熟悉的、富有人文內(nèi)涵的科學(xué)話題，比如低碳環(huán)保、身心健康等內(nèi)容，小學(xué)科學(xué)教師還可以和學(xué)校的藝術(shù)學(xué)科、體育學(xué)科教師在一起利用課余時間組織學(xué)生開展演練，并在校園藝術(shù)節(jié)和科技節(jié)上表演，這個過程不僅能夠啟發(fā)學(xué)生將多個學(xué)科的知識融合在一起，還能夠在學(xué)習(xí)交流的過程中強化學(xué)生的社會責(zé)任感和精神力量。

綜上所述，在新的歷史時期STEM教育理念倡導(dǎo)學(xué)科知識的整合，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和思考、解決問題的能力。因此，在新課程改革的背景下需要教師結(jié)合小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容和基本要求，將數(shù)學(xué)、科技等學(xué)科知識和科學(xué)結(jié)合在一起，實現(xiàn)滲透性教學(xué)，更好地提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。