核心素養下初中科學教學融入STEM理念的思考

李巍峰

摘要：新課程改革強調培養學生學科核心素養，促進課程整合。而STEM教育理念是將科學、技術、工程和數學這四門學科有機融合進行的一次綜合性跨學科教育，既可以有效實現課程綜合化，還可以培養綜合思維能力，提高科學探究、科學思維、科學精神等素養。為此，本文以核心素養培養為目標，以STEM教育理念為指導，針對初中科學教育教學模式進行了探究分析，解讀了其融入的意義、分析了融入的原則，最后探究了有效融入的實施策略。

關鍵詞：核心素養;初中科學;STEM教育;思考

中圖分類號：G633.98? 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）12-011

初中科學是一門包括物理、化學、生物、地理的綜合性學科。因此，在初中科學教學中，要想讓學生學好科學，要重視學生綜合思維能力的培養，滲透STEM教育理念，在跨學科整合的過程中，通過資源拓展，開闊學習視野，激活思維活力，讓學生敢想、敢做，培養創新素養。為此，本文就以核心素養下初中科學教學融入STEM教育理念的意義、原則和有效實施策略進行了全面探究，旨在通過創新教學模式、優化教學內容、拓展教學活動、豐富教學方式等，滲透STEM理念，培養創新素養。

一、核心素養下初中科學教學融入STEM理念的意義

1.有利于加深對科學知識的理解

在傳統的初中科學教學中，針對知識點的講解都是以理解此章節內容、此節知識核心要點為目標，而忽視了知識的拓展，導致學生在做綜合題的時候，出現思維混亂，無從下手的局面。而核心素養下的初中科學教學融入STEM教育理念，是對課本上的知識內容進行的重新組合，各個知識點之間有著潛在的關聯性，不僅可以促使其靈活運用所學知識解決科學問題，還可以加深對科學知識的理解和掌握。

2.有利于培養學生的高階思維能力

STEM教育理念具有多樣性、實踐性、綜合性的特征，是引導學習者把解題過程轉變為探究過程的必然結果。它在初中科學教學中的融合，是基于調動學生自主學習興趣，促進思維發展為目標進行的教學優化，在設計科學項目和開展科學活動的時候，需要學生綜合運用所學知識進行問題分析，不僅可以將初中科學各個章節知識內容有效串聯起來，促進深度學習，還可以培養學生的學科綜合素養，提高高階思維能力。

二、核心素養下初中科學教學融入STEM理念的原則

1.注重教學實踐的原則

STEM教育理念最大的特點就是實踐性，其核心目標是讓學生能夠運用所學知識解決生活實際問題。將STEM教育理念與初中科學進行有機融合，打造高效課堂，提高思維能力，教師要遵從實踐性的原則，以調動學生主動參與、動手操作、實踐體驗為基準，通過項目工程的優化，讓學生參與其中，在實踐的同時，認識其項目本質，提高其對科學知識的認識和掌握。這樣既可以豐富學生的想象能力，提高應用實踐能力，又可以使其充分調動運用所學知識進行實踐活動，培養科學探究精神。

2.落實課程融合的原則

核心素養下初中科學融合STEM教育理念不是簡單的四門課程相加，或者按照一定的秩序排放，而是將四門學科有機整合在一起，讓學生根據實際問題，運用四門學科中所涉及的知識、技能和理念，通過實踐操作、思考分析等，對問題進行解決，從而達到提高科學綜合素養的目標。也就是說，在教學的時候，教師要遵從課程融合的原則，在多維整合的過程中，培養創新素養，給予學生新的思路和方法，提高分析問題、解決問題能力。

三、核心素養下初中科學教學融入STEM理念的策略

1.創新教學模式，設計學習項目，促進科學學習

在傳統教學中，科學教學不論是理論講解，還是實驗探究，都是基于教師為主體展開的教與學，學生處于被動學習的局面。而STEM教育是一種基于項目學習、探究學習的一種學習方式，在初中科學教學中，融入STEM教育理念，可以有效提高學生的問題解決能力。故此，為滲透STEM教育理念，在教學的時候，教師要做到放手，讓學生做學習的主人，通過設計學習項目，促進科學探究。例如，在教學《植物與土壤》科學內容時，本課主要講解了植物細胞的吸水與失水的反應，旨在讓學生能夠利用根吸水、失水的原理解釋生產生活中的相關現象，在第1小節中，涉及了生物與化學知識，闡述了土壤中各種元素對植物生長的影響。為此，在此次教學的時候，可以設計學習項目，將學生分為學習小組以“植物與土壤”為主題，引導其掌握科學地分析方法，了解建構植物與土壤關系的科學知識，使其利用小刀、顯微鏡、燒杯、量筒等教具，剖析植物生長與土壤的關系，從而結合實驗結果，分析推理植物與土壤的關系，最后通過計算相應的容積、高度、刻度、濃度等實驗變量，認識植物與土壤的關系，在此過程中，提高對學習項目的認識，教師可以圍繞項目設計問題鏈條，讓學生對項目進行討論：

①植物吸水和失水的條件是什么？

②植物吸收水分的關鍵部位是哪里？

③可否用植物的吸水、失水原理解釋生活、生產中的現象？

讓學生做學習的主人，綜合運用所學知識解釋植物與土壤之間的關系，對植物吸水和失水的原理進行探索，最后以組為單位將科學項目的學習成果進行展示，讓不同小組進行互相點評，分享實驗觀察和項目學習過程中的思路和成果，在傳統教學模式的基礎上，做到以人為本，促進科學學習，培養科學綜合素養。

2.優化教學內容，開闊學習視野，培養科學思維

教學的內容是否科學合理、探究方向是否有效精準，對提高學生學習能力有著重要的影響。為此，在初中科學教學中，為培養學生科學思維素養，滲透STEM教育理念，教師要將這四門學科有機融合在一體，鼓勵學生動手實踐，在設計具體問題情境、具體項目的過程中，開闊學生視野，使其能夠靈活運用所學知識解決實際問題。例如，在教學《水的浮力》科學內容時，重點是讓學生能夠確認水及其他液體對進入其內的物體都會產生浮力的作用，確認空氣也有浮力，通過實驗教學，探究浮力大小跟哪些因素有關，使其概括出阿基米德原理。為此，在教學的時候，可以利用信息技術手段，為學生引入生活中一艘萬噸大船停泊在港口，一個青年漂浮在海上看報，兩者都沒有沉入水中的場景，引導其思考這是什么原因？從生活實際入手，引出科學知識——浮力，隨后為學生提供空塑料瓶和水，讓學生將塑料瓶放在一個裝滿水的臉盆中，讓學生動手實驗操作，引導其觀察塑料瓶的狀態，然后再讓學生交流探討，分析一下塑料瓶受到了幾個力？施力物體是誰？兩個力方向怎樣？大小又是怎樣的？讓學生根據實驗和操作，思考、計算這一系列問題，最后讓學生小組運用所學知識，以測量浮力的大小這一工程項目進行設計，讓學生自主設計實驗步驟，根據數據計算和動手實踐操作，分析浮力大小和什么有關這一科學知識，進行結論歸納。通過多學科知識的整合，在關聯生活、整合數學、科學、技術等知識的同時，培養科學思維，讓學生從多角度、多層次進行學習探索，從而滲透STEM教育理念，培養學生科學綜合素養。

3.拓展教學活動，注重教學實踐，掌握科學技術

實踐性、體驗性是STEM教育的重要特性，強調在教學中，不僅要讓學生動手，還要使其親身參與到學習過程中去，參與到生活實踐中，達到學以致用的目的。因此，在初中科學教學中，為培養學生技術素養，滲透STEM理念，教師要注重教學實踐，立足動靜結合，在親身實踐中吸引學生探索興趣，提高自主學習能力。例如，在教學《地球儀和地圖》科學內容時，旨在讓學生能夠更好地了解經線和緯線的形狀，經度和緯度的變化規律，半球的劃分和地球五帶的劃分。在學習的時候，為更好地激發地理學習興趣，調動自主學習能力，可以以“簡易制作地球儀”為項目主題，讓學生小組通過動手實踐對這一工程項目進行設計探索，使其弄清楚經緯線、經緯度、半球的劃分等科學內容，發展學生的空間想象力和空間思維能力。在此過程中，為提高實踐能力和科學技術能力，教師要讓學生靈活運用所學知識，可以以項目所涉及的技術和知識進行探討交流，鼓勵其運用數字知識就角度的確定、經緯線、經緯度的劃分等進行計算，通過動手實踐，如“將一根粗鐵絲折一下，使鐵絲傾斜并與水平面成66.5°，把鐵絲另一端做成一個圓環，作為地球儀的底座”等技術進行實踐操作，運用科學知識“根據經度和緯度的變化規律，在所畫的線上標出具體的經度（標在赤道和經線相交的位置）和緯度（標在緯線和0°經線相交的位置）”通過綜合所學知識的靈活運用，以此次項目動手實踐進行探索分析，培養學生科學素養、技術素養和工程設計能力，在教學活動拓展的過程中，做到理實結合，滲透STEM教育理念，提高初中生科學綜合素養。

4.豐富教學方式，創設真實情境，實現科學探究

傳統科學教學都是以教師講學生聽為主，而忽視了學生學習能力的培養，新課程理念要求培養學生核心素養，增強自主學習能力。故此，在初中科學教學中，為滲透STEM理念，教師要豐富教學方式，凸顯STEM教育的情境性，通過真實情境的創設，促使其聯系所學知識進行問題分析，培養科學探究素養，使其獲得社會性的成長。例如，在教學《物質的變化》科學內容時，主要是讓學生能夠從身邊的事例中發現物質的變化，用實驗探究的方法通過比較宏觀變化和微觀變化，培養化學科學素養。故此，在教學的時候，可以利用信息技術展示篝火上燒烤食物、下雨、植物進行光合作用等，讓學生討論在日常生活中還有哪些物質在發生變化？從而活躍課堂氛圍導出此次所學內容，在真實情境引導談話交流中，導出此次探究的主題“探究物質變化的方法”，讓學生思考，如何判斷是否生成新物質呢？讓學生回顧物理性質和化學性質主要內容，然后過渡到比較新舊物質的形式進行判斷，為其準備硝酸鉛溶液、錐形瓶、碘化鉀溶液等教具，讓學生小組根據實驗教具，自主設計實驗探究內容和探究步驟，通過取適量的硝酸鉛溶液放到錐形瓶中，再向錐形瓶中加入適量的碘化鉀溶液的科學驗證方法，讓學生通過動手實踐操作，觀察其反應前后的現象進行實驗記錄，隨后再出示發黃的落葉與綠葉做對照實驗，以及鋼鐵廠的高爐等，讓學生思考葉子為什么會發黃？鐵在高溫下發生了什么變化？運用化學知識進行問題探究，從而使其學會運用數學學習中的分析、證據推理等綜合以上幾種變化進行歸納總結，運用表格記錄的方法，對此工程項目的實踐過程進行總結，以物質變化的證據展開探索。通過豐富教學方式，在情境設計，實驗探究中，引導其對某一具體問題進行綜合探究，讓學生做學習的主人，培養科學探究素養，滲透STEM教育理念。

綜上所述，核心素養下初中科學教學融入STEM理念，對培養學生綜合思維能力，提高綜合素質具有重要的意義。故此，在教學的時候，教師要重視STEM教育理念的滲透，通過創新教學模式、優化教學內容、拓展教學活動、豐富教學方式等，激發自主學習興趣，培養科學綜合素養，從而提高初中科學教學質量。

參考文獻：

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[2]龔亞麗.核心素養下初中科學教學融入STEM理念的思考[J].試題與研究，2020（27）：42-43.

[3]倪世民.核心素養下初中科學教學融入STEM理念的思考[J].中學課程輔導（教師教育），2019（22）：77-79.

（作者單位：杭州市江干區采荷中學，浙江 杭州 310016）