基于STEM 理念的小學科學課堂教學實踐
——以教科版二年級上冊《做一頂帽子》教學為例

（泉州市第二實驗小學，福建泉州 362000）

在2017 年教育部頒布的小學科學課程標準中，增加了技術與工程領域的課程內容，強調運用科學、技術和工程創造豐富多彩的人工世界，倡導跨學科學習方式，指出STEM 是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養?？梢?，STEM教育已走向科學教育的核心區，是發展學生核心素養的體現，是培養學生解決實際問題關鍵能力的需要。在小學科學課堂教學中，以STEM 理念指導教學設計，搭建學習活動，開展學習評價等，落實關注學生主體，深化“做中學，學中思，學以用”的探究學習，培養學生分析問題與解決問題能力、交流與合作能力，發展創造性、批判性思維，培育求善、求真、求美的熱愛科學的品質等，從而全面提升科學素養。本文以教科版二年級上冊《做一頂帽子》為例，闡述基于STEM 理念的小學科學課堂教學實踐。

一、跨學科融合，設計學習目標

STEM 教育理念的內涵是跨學科融合，即跨越學科界限，把科學、技術、工程、數學等學科的知識和方法進行融合應用，解決實際問題。在教學中，倡導以項目式學習、解決實際問題為導向的課堂體驗，轉變傳統單一學科知識學習的形勢，突出跨學科、綜合性、整體性、情境性、實踐性、協作性、實證性的深度學習。在教學設計時，要分析完成任務所需要的知識與方法的支撐，明確學習流程和學習目標，羅列出科學、技術、工程、數學的具體目標要求，基于目標設計教學課時、教學流程、教學評價等，突出不同學科教學方法的融合應用，為設計各項體驗活動、梳理知識與能力找準落腳點。

例如，《做一頂帽子》一課，在教學目標設計時，要體現STEM 不同學科在本課教學活動中的具體目標，針對二年級學生的心理特征和認知規律，設計恰當的學科學習目標，為解決實際問題及搭建更豐富、更適合學生動手探究體驗的活動指明方向，突出科學知識應用、工程圖紙設計、工具技術使用、數學測量周長大小等活動設計。在制作帽子前，要明確相關材料的性能與用途，知道不同材料采用不同結構組合，能制作出功能造型各異的帽子；設計結構圖時，能借鑒生活中常見帽子的樣子，簡單設計自己要制作的樣式；動手制作時，會用皮尺測量頭圍大小，制作適合的自己佩戴的帽子，會運用剪刀、膠布等工具，加工粘合各部分的連接處；在測試時，能對照制作任務要求進行檢驗，及時調整與優化。各學科具體學習目標設計見表1。

二、搭學習支架，理清活動結構

STEM 理念下的課堂教學，以項目式學習為驅動任務，以問題為引領，不斷推動教學活動的深入。因此，在解讀任務、梳理問題時，教師需要明確項目任務關聯的學科領域知識與相關課程標準的聯系，掌握學生的已有知識水平和能力結構，根據跨學科融合制定的學習目標，設計支持完成任務相對應的教學活動，為學生順利完成項目任務搭建適合探究體驗的腳手架。

例如，《做一頂帽子》一課，根據已經制定的學習目標，結合學生已有知識結構與能力水平，對各項任務進行分析、細化和整合，梳理本課體驗活動流程，從而確定教學活動內容和形式。在搭建體驗活動時，要突出STEM 課程跨學科學習活動的設計理念，其基本活動主要包含問題驅動、明確任務；繪制草圖、方案論證；動手搭建、完善模型；檢測調試、迭代優化；展示交流、評價反思等五個環節。在解決制作帽子的體驗活動過程中，遵循建構主義的學習理念，鼓勵學生小組協作、主動探究，反復嘗試與分析，不斷修正與改進，探尋制作帽子的最優策略，成功制作出一個牢固、適合且美觀的帽子，最后進行展示評價、體驗欣賞。具體學習流程見表2。

表1 《做一頂帽子》學習目標

表2 《做一頂帽子》學習流程活動安排

三、真問題情境，驅動學習任務

STEM 教育理念的核心是創設真實情境的問題，以問題驅動學習任務，在探索中尋找問題的解決辦法，學習活動隨著解決問題不斷深入，直至挑戰任務成功。真實問題情境能夠促進學生主動地參與學習，以頭腦風暴、小組合作等方式，激活學習思維，在解讀情境任務中確認目標、尋找資源、建構路徑、解決問題等，實現科學、技術、工程、藝術、數學等學科之間的相互融合，充分調動學生的高級思維來解決問題，達到知識應用的深層次學習和理解性學習。STEM 理念對課程任務進行情境化表述，使任務更容易與學生的經驗聯系起來。［1］因此，要注重創設能夠吸引學生興趣并提出問題的情境，突出真實且貼近學生生活，與學生的日?；顒泳o密結合，確保學生理解自己的任務和挑戰是什么，并感到有挑戰性。

例如，《做一頂帽子》一課，在提出研究任務時，立足學生的學習生活實際，創設問題情境：“同學們，今年校園科技節要舉辦帽子時裝秀，展示造型和功能各異的自制帽子。本次活動需要參賽人員以小組為單位，運用身邊的環保材料，設計制作一頂帽子，要求牢固、適合，舞臺效果好。你們需要完成分析、設計、制作、測試、展示等任務，期待你們精彩的表現。”利用學校舉行的每年一屆的科技節活動為真實情境，創設一個適合學生年齡特征的挑戰任務，留足時間和空間，充分調動學生積極參與學習探究的熱情。通過經歷一系列的體驗活動，促使學生應用所學知識制作牢固、精美、有創意的帽子，提升學生的綜合能力。

四、重探究體驗，鼓勵嘗試創新

STEM 理念下的教學過程，注重創設活動體驗，讓學生在體驗嘗試中不斷反思，在一次次試錯中不斷修正，優化解決問題的策略，促進學生在反思內省中發展。體驗活動往往是不斷發現問題并解決問題的過程，需要不斷嘗試，在問題中再設計、再制作，再測試、再改進，很多優秀產品都是在不斷迭代中誕生的。［2］在STEM 課程解決問題的過程中，學生經歷解讀問題明確任務、探討思路設計方案、交流質疑完善設計、對照設計選擇器材、團結協作搭建模型、反饋測試優化產品等探索過程，每一個學習體驗活動是相對靈活、開放的，在探討解決問題的方法時，沒有絕對的答案，更多是通過頭腦風暴的形式尋求問題的解決方案。通過協作和動手探究的方式開展學習活動，對所要解決的問題任務進行原型的設計和建造，在交流研討、反復試錯的過程中，不斷優化解決問題的方法，并最終完成解決問題的任務。整個過程注重探究以及對實踐過程的反思，在交流、借鑒和調整中，不斷反思改進解決問題的策略，在實踐—認識—實踐中，不斷優化創新，進而提出新的問題，激勵學生實施新一輪的探索研究。

例如，《做一頂帽子》一課，學生親歷“選擇做什么樣子的帽子，分析制作帽子的結構、材料及制作方法，設計制作帽子的款式，優化設計制作方案，動手制作帽子，對照標準測試調整優化，展示評價反思，進一步改進提升”這一完整的體驗過程，在活動中有獨立思考，有團隊合作，有交流評價；有設計繪圖，有動手搭建，有產品測試。學生在層層遞進的活動體驗中，像科學家、工程師一樣，在動手動腦中探索解決問題的策略，精益求精，制作牢固、適合、精美的帽子，為科技節“帽子秀”活動而努力。在解決問題、完成任務的過程中，學生分析與解決問題能力、交流與合作能力、動手實踐和創新能力，以及追求真、善、美的熱愛科學的品質等，都得到培養和提升。

五、用評價量規，助推活動實施

基于STEM 理念的教學評價，要繼承傳統科學課評價學生過程性與終結性評價相結合的方法，但更加突出學習過程的形成性評價，結合課程流程設計，采用量規進行評價。量規是一種真實性評價的方式，適合進行形成性評價。［3］量規評價從學習目標分級細化、研討交流語言表達、團隊合作達成效果等方面，設計評價量表。針對學習任務，從科學知識掌握，工程設計、制作、檢測、優化，參與合作等方面進行描述，讓學生在學習過程中，清楚自己要做什么、怎么做以及做成什么樣的效果。指導學生層層深入，開展相對應的學習活動，全面指導學習活動的實施。教師設計指導活動和評價要素，使小組合作更深入，充分調動每一個學生的潛能，為解決問題出謀獻策，在反復實踐中優化解決方案。

例如，《做一頂帽子》一課，在設計學習活動評價量表時，主要從設計帽子、選擇材料、制作工藝、功能效果、交流展示，分工合作和學習習慣等方面進行評價，分別制定詳細的評價量化標準及分值。在學習流程提出制作帽子任務時，就需要給學生呈現本評價量表，組織學生解讀本表并明白解決任務過程中具體的衡量標準與評價計分情況，明確制作帽子中各個體驗活動所要達成的目標與效果，最終結合評價得分情況，評選出最佳小組，從而激發學生的探究熱情。這樣的評價量表，體現學生在做中學、學中思、學以用的探究過程及探究實效，對學生解決實際問題能力、溝通協作能力、創新創造能力和科學態度等素養培養進行量化評價。學習活動評價量表詳見表3。

表3 《做一頂帽子》學習活動評價量表

總之，教師要深刻領會小學科學課程標準的精神，全面落實立德樹人的根本任務，深入學習掌握STEM 教育理念的內涵與核心要義，理清基于STEM 理念的科學課堂教學實踐特質，突出跨學科融合、真實情景創設、注重探究體驗、評價測試反饋等。以STEM理念引領科學課堂教學方式的改革，轉變科學課堂教與學的方式，突出以學生為中心，構建發展學生核心素養的小學科學教學的新策略，從而促進學生科學思維和解決實際問題能力的培養與提升，為社會培養創新型人才奠定基礎。