基于STEM的初中科學教學探索

魯明華

摘要：伴隨著我國現代經濟的快速發展和素質教育的不斷滲透，新型教學得到了廣大教育工作者的認可。科學是一門綜合性較強的學科，由于核心素養教學理念的普及，這門學科受到了教師的關注。STEM理念包含了科學、工程、技術、數學多個學科理念，如果教師能夠將STEM融入到科學教學中，會有效提升教學質量。本文將對STEM教學的教育價值進行論述。在此基礎上，本文將重點針對初中科學STEM教學策略展開分析。基于此，希望初中生能夠在STEM理念下的科學課堂得到綜合性發展。

關鍵詞：初中科學;STEM;教學探索

中圖分類號：G633.98文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）06-048

在新課程目標改革的背景下，初中科學教師不僅需要向學生傳授理論知識，而且應該重視對學生思維品質的培養。教師需要堅持以生為本的發展理念，將科學課堂呈現出項目化、技術化、工程化的教學形式，以此激發學生的學習興趣。當教師為學生提供了良好的學習環境之后，學生會更加積極主動地參與其中進行探究，從而有效提升自己的實踐能力和思維創新能力，為今后的綜合性發展奠定下良好的基礎。

一、STEM教學的教育價值

STEM教育理念是一種新型的教學理念，它起源于美國國家科學委員會，其中不僅僅包含了簡單的學科內容，更多的是教育戰略的體現。STEM教學體現了實踐性、動態性、綜合性等多方面特征，教師需要借助科學、技術、工程、數學多方面元素幫助學生解決問題，引導學生參與到探究過程中。STEM教學理念強調了多種學科融合解決問題，學生在具體情境中借助綜合性知識解決現實生活中的問題，由此能夠提升學生分析問題和解決問題的策略。除此之外，在STEM教學中學生能夠真正地參與到學習中，教師可以將教學內容與游戲結合在一起，以此構建趣味課堂，學生會在體驗中真正掌握知識，并且經歷知識建構的過程，最終實現全面性的提升。總之，STEM教學是我國科學教學的重要指標，它從很大程度上激發了學生的學習興趣，使得學生不再處于被動地學習地位，由此逐漸培養學生形成科學嚴謹的價值觀，促進我國科學教育事業的發展[1]。

二、初中科學STEM教學策略

1.明確教學目標

在初中科學STEM教學中，教師在教學前需要明確教學目標和學生的培養方向。教學目標的明確能夠幫助教師更好的調整課堂教學方向，充分發揮學生的主體優勢。科學是一門嚴謹的學科，教師在開展教學時應該確定教學目標為使得學生簡單使用基本軟件，并且能夠使用軟件驗證相應的科學原理。

例如：在學生學習科學上冊第四章《物質的導電性與電阻》的過程中，教師可以借助問題引導明確教學目標。教師在課堂導入環節向學生演示實驗（將25w和100w的兩盞燈泡并聯接通電源，觀察亮度），觀察到亮度不同而引起學生討論，提出亮度不同與什么有關？由于演示實驗激發了學生的學習興趣，所以學生會積極思考并討論，得到是其與燈泡鎢絲電阻的緣故。教師抓住問題的契機繼續向學生提問：“影響電阻大小的因素還有哪些？當有幾個因素同時影響一個量的變化時，常常采用什么方法來研究各個因素對這個量的影響程度？”學生也能夠初步明確學習目標，接著便會主動在課本內容中找到答案，以此經過自己的思考確定問題答案。這樣的教學模式凸顯了學生的主體地位，并且激發了學生的求知欲望，學生在探究中得到了答案，從而提升了自身的科學素養[2]。

2.將課堂工程化

教師在實施科學STEM教學時需要體現出學科融合性特點，所以教師可以借助STEM理念的融合性培養學生形成良好的科學態度。在初中科學課堂中，教師可以充分借助課程內容體現工程化特點，設定學生學習的項目任務，使得課堂呈現出工程化的一面。

例如：在學生學習八年級科學下冊第一章《指南針為什么能指方向》的過程中，首先教師可以向學生展示指南針的圖片，讓學生對本節內容有一個基本的了解。由于本節課中包含實驗環節，所以教師需要重點培養學生的實際操作能力。在實驗環節，教師可以引入項目學習方式，給定學生探究的任務主線：1.探究能夠被磁鐵吸引的物體有什么？2.用兩條條形磁鐵的同名磁極和異名磁極相互靠近，觀察條形磁鐵運動方向是怎樣的？學生在教師的指導下完成動手操作實驗。在整節課的教學中，學生根據項目主線完成學習探究，形成了工程化學習模式。學生通過對磁體的指向性、磁性的特點和磁性強弱、磁化的實驗探究提升自己的觀察分析能力，形成了良好的科學素養。

3.將課堂技術化

科學課堂呈現出技術化是當下教育主流趨勢，技術化是指學生在一定的能源材料中開展實踐操作活動，并且發揮專業性知識思維。技術素養是科學素養的核心部分之一，教師需要重視對學生技術素養的培養。因此，在科學課堂教學中，教師可以開展實踐活動引導學生嚴謹地考慮技術問題，以此發揮自己的創新思維，提升自己的動手操作能力。

例如：在學生學習八年級科學下冊第四章《變阻器》的過程中，教師可以為學生開展“我是小小設計師”的活動，教師引導學生親自動手探究，讓學生在實踐中獲得主動性，教師可以采用探究性教學和多媒體教學相結合的方式，引導學生親自動手探究，學生在自主探究中體會到了燈光的變化。這時，教師可以向學生提出問題：“為什么燈泡的亮度會發生變化呢？”教師的問題對學生的探究方向起到了指導作用，學生自行設計實驗，根據實驗現象探究交流。在這個過程中，學生運用自己的專業能力解決問題，由此學習滑動變阻器的原理及使用方法。除此之外，初中生有著強烈的自尊心，所以學生會在“我是小小設計師”的活動積極表現自己，由此提升自己的創新能力和自信心。

4.拓展課堂素材

在新課改教學背景下，初中科學教師不能僅僅圍繞課本知識教授，而是應該適當合理地向學生拓展，豐富學生的學習素材。隨著信息技術的快速發展，信息化教學手段得到了廣大教育工作者的認可，所以教師可以借助多媒體在課堂上為學生營造出良好的學習情境，以此激發學生的學習興趣，引導其積極主動地參與其中。

例如：在學生學習七年級科學下冊第四章《地球的繞日運動》的過程中，由于地球儀的實物演示無法讓所有學生清楚觀看，所以教師可以借助多媒體展示臺解決這個問題。教師在課堂導入環節可以用課件向學生展示地球公轉運動的方向、周期、地軸傾斜等情況，學生能夠生動形象的了解到地球上的地理現象。在學生對本節知識有所掌握之后，教師可以借助信息技術讓學生了解一些太陽高度角的計算，為學生拓展一些課外素材，使得學生形成良好的科學素養，在之后的學習中善用科學的眼光看待世界。

三、創新教學理念

初中科學教師在開展STEM教學時應該積極轉變教學模式，樹立STEM教學理念。教師要充分發揮學生的主體作用，考慮各個學科的綜合特點，將其優點融入到科學STEM教學中，從而提升教學的實效性，構建高效科學課堂。

例如：在學生學習七年級科學下冊第三章《地球的形狀和內部結構》的過程中，教師可以在導入環節要求學生閱讀課本，對教材內容有一個基本的了解。在學生掌握了一定的知識基礎之后，教師先不要向學生講解知識，教師可以向學生提出問題考查學生的學習能力，以此調動學生積極參與到后續的學習中。教師向學生提出問題：“在近代開始中，人們對地球的探索有哪些觀點呢？如何證明地球是球形的呢？”學生由于已經閱讀了一遍課本內容，所以對教師提出的問題有所印象，所以會迫切再次回到教材中解答問題，整個過程都是學生在自主探究，由此體現了學生的主體地位。之后，教師帶領學生繼續深入了解地球內部結構，并且向學生介紹地殼、巖石、地核與實際生活的聯系，讓學生體會到數學知識、地理知識、物理知識的融合，以此有效培養學生的思維能力。

四、創新教學形式

倘若初中科學教師在教學中始終貫穿同一種教學方法，會讓學生潛意識認為科學知識是枯燥乏味的，學生也會漸漸地失去學習興趣。因此，教師基于STEM教學中需要使用多樣化的教學形式讓學生對課堂一直保持新鮮感，以此調動學生的思維。眾所周知，科學知識來源于生活，教師可以根據教材內容為學生創設生活情境，并且設計小組合作環節，以此培養學生的知識運用能力和思維創新能力。

例如：在學生學習九年級科學上冊第一章《酸和堿之間發生的反應》的過程中，教師可以在導入環節向學生設計懸念：“如果我們在氫氧化銅中滴加稀硫酸會不會發生反應？”教師可以將學生分組，教師在學生討論之前向學生提出開放性的問題：溶液的酸堿性該如何準確判斷？這兩者的反應發生在生活中哪些地方？小組成員在探究活動中分工配合，并且討論教師提出的問題。當學生對本節學習目標有了基本了解之后，教師為學生創設生活情境：“在生活中，我們被蚊蟲叮咬之后會腫成大包，這時如果涂抹一些堿性物質的藥水就會減輕痛癢（涂牙膏、肥皂水或醫用氨水等）”。學生會對生活中的實例產生興趣，經過自主探究和小組合作發現在生活中人們也會將適量的熟石灰加入土壤中，以此來中和土壤的酸性等等。學生會感覺到科學知識的奧妙，從而會積極主動投入到后續學習中。

綜上所述，在核心素養引導的教學背景下，初中科學教師需要不斷探究新型教學模式，將學生作為學習主體，正確引導學生形成良好的工程素養、技術素養、科學素養等等。教師巧妙地實施STEM教學能夠培養學生的學習興趣和實際操作能力，使學生得到個性化的發展，為社會發展提供創新型人才。

參考文獻：

[1]陳思思.基于STEM的初中科學課例分析——以《地球儀和地圖》為例[J].科學咨詢（科技·管理），2020（8）：286.

[2]陳博.基于STEAM教育理念的探究科學校本課程開發與實踐研究[D].南昌：江西師范大學，2020.

[3]鄧敬東，胡君美.雙PBL：STEM理念下初中科學課堂轉型升級的學教范式與策略[J].物理教學，2020，42（5）：33-38.

[4]謝杰妹，朱麗麗.基于STEM元素的初中科學課堂教學范式的架構[J].中學物理教學參考，2020，49（7）：12-16.

[5]趙葉麗.融合STEM理念的初中科學教學實踐探索分析[J].新課程，2020（2）：4-5.

（作者單位：諸暨市大唐街道大唐初級中學，浙江 諸暨 311800）