STEM教育中學生創新能力的培養

劉嘉賡

創新能力是素質教育改革中對學生提出的重點培育要求，2017年《義務教育小學科學課程標準》增設了技術與工程領域。STEM教育創新理念的融入，為學生的創新發展和科學素養的提升提供了積極的空間和開放環境，為此老師要充分理解這一理念，不斷地探索更有效的創新能力培養策略。

一、STEM教育內涵

STEM教育強調，在多元化的社會文化環境下融入操作性強、有創新性的學習活動，靈活且包容，用跨學科的方法經驗來解決問題。它并不是將科學、技術、工程、數學四門學科簡單相加，而是講究多學科的交叉融合，以指導主體應用多學科的思維和知識來思考問題，并靈活處理。小學科學STEM教育意在培養學生的創新思維和能力，實現對知識的意義建構。在科學活動的設計和實踐中，引導學生運用理性和活性的思維去思考問題，懂得收集科學數據來分析問題，對問題做出科學的解釋。在這一過程中，學生可以經歷多學科知識的探究、整合，其科學精神、創新思維以及問題解決能力都會得到發展，最終提升科學素養。

二、STEM教育中學生創新能力培養策略

（一）營造多樣的科學情境，激活學生創新思維

小學科學STEM教育強調多學科的交叉，即學生能夠整合多種知識來解決問題。要在這一過程中有效培養學生的創新能力，要求建構多樣且有趣的科學探究情境，以豐富的場景和活動來激活學生的創新意識。通常，創新能力，是指學生在經歷科學知識探究和實踐的基礎上，可以主動、積極地深入思考，在原有實踐內容的基礎上提出新的創意想法，其中包括技術創意、功能創新以及形態創意等。所以，不同情境的營造是重要的載體，學生在全新、多樣畫面刺激下會開闊視野，腦海中自然而然地吸收，并整合以往經驗進行思考，在這一基礎上會應用全新的技能、方法來制作具有創意的新事物，以此來提升解決問題的能力。

例如，在學習《垃圾的處理》這一課時，老師可以創造調查動機情境活動，讓學生置身于現實情境中，去了解自己以及自己家產生垃圾的數量，掌握生活垃圾的種類，了解垃圾的去向和人們對垃圾的處理方式。拓展此內容的認知，然后在現實情境的基礎上，引導學生開發思維，主動去創新生活垃圾的分類模式，并在此基礎上發揮想象，設計合理、環保的新型垃圾填埋場，并建立模型加以檢測，讓自己的環保意識和思維在實踐活動中得到體現，提升創新創造能力。

（二）組織豐富的實踐活動，發展學生創造能力

創新能力的提升需要學生在變化的環境和活動中不斷開闊視野，汲取新的能量，產生新的想法。在小學科學STEM教育中，老師需要不斷地設計實踐探究活動，引導學生接觸多樣的科學知識和任務，親歷探究過程，在吸收和內化中思考、感悟，并不斷地呈現個人的想法，從中體驗科學創新的魅力。在實踐中，老師需要不斷地挖掘科學STEM教育中有利于學生發展的內容，特別要結合學生的成長規律和思維特征。在活動的設計上，要從易至難，使學生能夠不斷突破，從創造中獲取自信心。另外，傳統科學教育大多停留在理論層面，或者局限于老師設計的實驗環節中，學生個人的創新思考受到局限，很多無法在實際中檢驗，降低了學生的科學探究欲望。在當下的教學中，老師需要突破理論束縛，設計趣味性強的實踐操作活動，從工程和技術角度出發，以科學探究活動幫助學生有效創新。

例如，在學習《小蘇打和白醋》一課時，基于STEM教育理念，老師要組織實踐探究活動，引導學生在動手操作中創新。比如，針對小蘇打和白醋這兩個物質，從獨立的觀察活動入手，讓學生動手操作，將小蘇打和白醋混合，觀察兩者混合后產生的變化，可引入拓展活動“火山噴發”的模擬現象。在環環相扣的科學探究活動中，學生通過觀察產生創新想法，發現新的問題，再次整合其他學科知識，展開新的探究活動。在科學創造的基礎上，通過新的物質變化對化學變化和物理變化形成更深入的理解。

（三）設計開放學習任務，提高學生反思水平

靈活性、多元性是創新能力的重要體現。在多種學科知識和經驗的整合下，不斷地創造出新的事物和結論，這一目標的實現需要開放性的環境支持，在小學科學STEM教育中要打開學生思維，使其獨立思考。比如，在設計主題實踐活動過程中，老師需要融合科學、化學、物理的相關知識，同時要關注小學生的思維特征，他們具有強烈的好奇心和豐富的想象力，在此過程中要預留開放的空間場景，讓學生從多個維度思考，強化反思能力，以創造出豐富的理解和解決問題的方法。

例如，在學習《怎樣放得更大》這一課內容時，關于放大鏡的使用，學生在日常生活中都接觸過，但學生基本是應用一個放大鏡來觀察物體，思維存在局限性。要培養創新精神，老師就要提出開放性問題，啟發學生反思以往認知的局限性，進而開放思維，去探索用兩個放大鏡觀察物體的情形，對比一個放大鏡看到物體圖像的不同，從而拓寬學生的科學視野。在此過程中，老師要特別向學生強調科學創造力的重要意義，促使學生建立不懈探索的科學精神，獨立應用科學技術和創新思維去探尋可以應用兩個放大鏡放大倍數的方法。六年級學生會在不斷的嘗試中發現，把兩個放大鏡疊在一起可以把物體放得更大，還會在老師的適當引導下，發現兩個放大鏡之間間隔一定的距離，效果更佳。學生會根據放大鏡片的直徑去尋找生活中的材料，嘗試制作一架簡易顯微鏡，并利用它不斷地探究微小世界的奧秘。

三、結語

創新能力的培養是小學教育的任務，在科學STEM教育中，要針對這一理念和特征創設多樣化情境，以活躍學生的科學創新思維，主動積極地接觸新事物。同時，要組織豐富的創造性活動，設計開放的學習任務，讓學生擁有足夠的空間來發展科學思維、實踐創新想法和技能，在提升反思創造水平的同時，增強科學綜合素養。