小學科學STEM課程實施存在的問題及對策研究

曹靜儀

摘 要：在課程背景、科學內容整合、教學策略和評估四個方面，我國STEM課程案例起步較國外STEM研究晚。因此，學習美國STEM教育實踐的經驗對于解決我國當前的教育改革面臨的問題有非常重要的意義。STEM教育概念的出現為小學科學的發展提供了新的方向和思想。圍繞“科學”，增加與科學領域密切相關的技術、工程和數學，開辟了基礎科學教育的新領域，并為現階段優化基礎科學教育提供了啟發。為了解決這些問題，我們需要找到一種適合我國小學生身心發展特點的科學教育，以促進小學教育課程的實施。本文梳理了小學科學中STEM課程實施中的一些問題，并提出了相應的對策。

關鍵詞：STEM課程; 存在問題; 對策研究

中圖分類號：G623.6 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）1-080-002

當前世界各國都非常重視青年科學技術活動的組織和發展。早在1980年代，美國就設定了在自然科學和數學領域躋身世界一流之列的目標。我國也已經開始重視科學進程。理科課程可使小學生保持與生俱來的好奇心，而興趣是兒童的最佳老師。理科課程還可以使小學生了解自己和周圍的世界。因為科學課讓學生了解生活中的自然知識并了解自然的奧秘;科學課培養學生的科學思維方法。 STEM教育應運而生。這種教育哲學以科學，技術，工程和數學為中心，并利用這四個學科之間的內部聯系進行綜合教育并解決實際問題。發展兒童的科學素養。

我國的教育改革越來越重視基礎科學教育的發展。2001年初，教育部開始組織新的“國家小學課程標準”的編制。根據新的課程標準，該主題的名稱從“自然”更改為“科學”。

教育部認識到發展STEM教育的必要性，然后發布了許多實施STEM教育的政策文件。教育部于2017年發布的《義務教育基礎科學課程標準》指出，STEM應該是一種項目學習和解決問題的方式.2017年，中國教育科學院STEM教育研究中心發布了《中國STEM教育白皮書》等。

從以上可以看出，我國的教育改革越來越重視基礎科學的STEM教育，已成為基礎科學教育的重要內容。為了順應國家戰略，有效開展STEM教育，培養創新型人才，本文旨在從STEM課程實施的困境入手，借鑒一些國際先進經驗，并為有效的實施提供一些對策。在我國實施課程。本文對國內外有關STEM教育的相關文獻進行了廣泛的綜述和收集，并仔細閱讀，整理和分析，并獲得了不同時期的相關研究成果和理論基礎。本文以此為出發點，形成初步的研究思路，以保證研究的順利進行。

一、小學科學STEM課程實施存在的問題

1.小學老師對STEM課程沒有很深的了解

（1）STEM課程的基本概念模糊。為了有效地實施STEM課程，首先要有專職教師教授STEM課程。中國目前嚴重缺乏STEM教師，師資培訓也很混亂。在新教師證書方面，沒有系統的STEM教師錄取系統。語文，數學和其他學科的教師具有特殊的教師資格考試標準，但是沒有制定STEM學科教師資格標準的計劃。

目前國內一些STEM機構已經與地方教育局合作開展了STEM教師培訓項目，例如上海STEM云中心，但數量還遠遠不夠。當前，青年科技教育中的異化現象十分普遍。在專業發展方面，國內STEM教師的專業發展和培訓計劃數量相對較少，并且缺乏專業STEM教師培訓。沒有相關的教師培訓單位來承擔STEM教師發展的任務，僅依靠少數機構的分散培訓項目和活動顯然就不能滿足STEM教師專業發展的定量需求。作為一門綜合性的科學課程，STEM要求教師繼續專業學習，擁有深厚的跨學科知識和豐富的教學技能。但是，由于缺乏針對STEM專業發展項目的系統培訓，難以基于過去的教學經驗，以單一學科背景的教師來維持兼職STEM教學。

（2）學科教學。合格的STEM老師的形象模糊。在培養理科教師方面，高等學校課程設置不規范，教學不規范，普遍存在“亂序”現象。以師范學院綜合理科（理科教育）為例。盡管課程包括物理，化學，生物學和其他學科，但該教學主要分為學科，并且缺乏與STEM密切相關的工程，技術和其他課程。STEM強調跨學科整合的概念。如果對師范生的培訓仍然是基于絕對劃分的模型，那將不可避免地影響他們未來的STEM教學水平。

（3）課堂實施的組織和領導效率低下。國外許多機構已經引入了相應的STEM課程標準，但是國內尚未發布針對技術和工程的STEM課程標準。現有的科學課程標準僅包括傳統的數學和自然科學（物理、化學、生物學）等學科，而相關學科在我國的課程體系中，工程技術領域的內容長期以來一直未被重視。而且這個比例很低。這直接導致學校學習甚至翻譯相關的國外STEM課程標準用于教學。顯然，這種方法是不可持續的。如果沒有參考課程標準，則STEM課程中諸如“教什么”“如何教”和“到什么程度”等關鍵問題的答案是模糊且不確定的，并且STEM教師無法達到他們自己設定的理想。

這種教師實施的組織和領導力必然是低效的。

2.STEM教育的教學資源稀缺

（1）找不到合適的教學內容。我國的STEM教材并不豐富。許多教師講授STEM課程時，往往找不到適合學生心理特征的教學內容。這使得學校和教師不得不從國外購買，復制甚至翻譯國外的STEM教科書。如果不衡量其他國家/地區的教材專業性，盲目引用將導致STEM教學不專業。

（2）STEM實驗室數量不足。STEM課程著重研究成果的產品化，需要專門的STEM實驗室。在中國許多學校中，科學實驗室的數量相對較少，而具有專業的STEM實驗室甚至更少。

（3）信息技術的使用有限。國內教學信息化基本上停留在用于教學演示的多媒體中，例如“投影儀”和“白板”。普通教室很少有STEM支持的技術設備（例如電子傳感器，繪圖軟件等）。

二、解決方案

1.重視對STEM教師的培訓

（1）制定詳細的教師錄取制度和培訓計劃。對于哪種STEM教師進行培訓，必須有詳細的教師錄取系統和培訓計劃。在培養新的STEM教師方面，美國聯邦政府與STEM主題相關的教師組織合作，制定了新的STEM教師資格和教師培訓規則。其中，數學教師協會和科學教師協會專門制定并頒發了STEM教師資格證書或教學資格證書，以規范教師對STEM課程的教學，并確保新入學的STEM教師符合基本要求。我國在更新科學教師標準的STEM內容的同時，可以逐步重視STEM教師資格證書體系的建設，建立教師制度將促進STEM教師培訓的標準化。在理科教師的培訓中，高等師范學校應主動培訓新的STEM教師，加快更新數學和理科教師培訓計劃，增加工程技術課程的內容，為以后的專業STEM教師培訓計劃奠定基礎。

（2）加強跨學科知識的學習。STEM教育的教育理念以科學，技術，工程和數學為中心，利用這四個學科之間的內部聯系進行整合教育，解決實際問題并發展學生的科學素養。STEM應該是一種以項目學習和解決問題為導向的跨學科課程組織方法，以加強教師對跨學科知識的學習。

2.增加課程資源的開發

（1）充分利用科普和基礎設施。在充分利用學校現有實驗室，圖書館，科學博物館等設施的基礎上，加強與學校普通外科科室（科學博物館，博物館等）的聯系，并充分利用學校的條件和環境。科學普及單位，它不僅可以改變當前的科學普及單位，而且只能作為對“娛樂”場所的低效利用，并拓寬了學校的STEM課程資源，打破了對STEM課程資源使用的地理限制。

（2）把握社會環境，爭取政治和經濟支持。與高校的合作為中小學提供了先進而豐富的設施和資源。在擴大高校理工科實驗室的利用范圍的同時，也可以大大降低中小學STEM課程實驗項目的投入成本。美國專業數學和科學高中（MSHS）是典型代表。他們與大學，校友會和其他組織建立了密切的合作關系。這些組織可以為數學和自然科學專業的學生的STEM課程提供教室和宿舍研究、機會和財務支持。

（3）加強現代技術發展，促進技術手段發展。增加現代教育技術的使用，提高現代教育技術的應用水平。加強現代教育技術的應用研究，促進研究成果的應用，改革課堂教學模式，深化課堂教學改革。

國內對STEM教育的研究起步較晚，涉及的領域相對有限，研究相對分散，缺乏深入的研究和分析，缺乏專門性，創新能力不足。在小學實施STEM課程還需要進一步研究。STEM課程的實施是一個系統工程，是一個逐步發展的過程，受到許多因素和條件的限制。在當前重視學生創新精神和實踐能力培養的背景下，弄清我國中小學實施STEM課程面臨的問題，并在頂層設計，系統匹配，標準開發，資源建設和教學創新等方面尋找對策。我國中小學STEM課程的發展極為重要。

通過對以往文獻的分析，有助于作者了解小學STEM課程研究的現狀，同時也看到了該課題研究的重大意義，并從中得到了很多研究啟示。由于很少有將STEM教育概念與課程相結合的研究，因此關于此問題的理論研究仍需進一步擴展。該主題將有助于進一步深化小學科學課程的改革，幫助小學生獨立地構建知識，并幫助小學教師的專業發展和成長。希望這項研究能夠引起小學教師對科學教育的關注，真正以小學生的探究為中心，并促進小學生科學素養的形成。

在小學實習期間，作者一直在觀察一線小學教師在小學進行科學教學的設計和實施，從師生的角度考慮這些設計的合理性，并不斷尋找策略優化基礎科學教學。通過觀察積累實踐經驗。

在查閱有關STEM教學的文獻時，作者發現有足夠的文獻可供參考，國外有很多研究成果可供參考。近年來，國內對STEM教學的研究逐年增加，因此參考資料也在不斷擴大。

本文著重于小學教學設計，力求貼近實際教學，具有豐富的學術價值。本文的重點是將STEM教育理念與小學教學設計相結合。通過對小學科學STEM教學現狀的實地調查，發現了小學STEM教學過程中存在的問題，并對產生問題的原因進行了深入分析。希望本文的研究能夠為一線小學教師帶來系統、有效的小學教學建議，并從STEM教育的新視角重新定義小學科學教育。引入STEM教育理念并將其與小學教學相結合，將有助于改善我國小學科學，技術，工程和數學的融合，培養小學學生的創新精神和實踐能力，并培養高素質的人才提升我們的綜合國力。本研究的創新之處在于將STEM教育理念與我國基礎教育教學設計相結合，在此基礎上解決我國基礎科學STEM教學中存在的問題，并運用STEM教學理念旨在改善基礎科學教育，使科學教育成為新的發展方向和更加科學的指導思想。

綜上所述，在對以往文獻的研究中，發現小學科學課程的實施還存在很多問題。小學STEM課程實施的研究仍有很大的探索空間。更多的研究人員將關注STEM。教育與小學科學課程實施研究。本文將在先前的研究成果的基礎上努力創新，并為將STEM教育與基礎教育課程設計相結合的研究作出貢獻。

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