基于STEM理念的小學科學課程活動設計

續 妮

(陜西省西安市高新第一小學 陜西西安 710015)

在新課程改革背景下，“以生為本”一詞受到了廣大教育工作者的重視。STEM理念在新時代背景下應運而生，幾乎各個階段的教師都認同了STEM教學理念。STEM理念的中心在于探索，這與小學科學教學標準不謀而合。因此，小學科學教師可以依據STEM理念設計課程活動，通過創新教學模式激發學生探索科學知識的熱情，從而提升自主學習能力和教學效率，也為今后的綜合性發展奠定良好的基礎[1]。

一、STEM理念的特征

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。其中的科學是指探索自然界的客觀規律；技術和工程是指基于已有的客觀規律解決問題；數學則是指開展技術和工程的基礎。這四者結合體現了動手實踐和分析探究的重要性，STEM理念還在被深化完善，現在可以將其特征歸納為以下幾個方面。

（一）整合性

學校教育一般是分科教學，STEM理念是將多個學科的思維融合在一起，與傳統的教學理念有明顯的不同之處。小學科學教師在設計課程活動時要打破之前的教學框架，將學科間的不同思想融合在一起，從而利用關聯思想的不同角度高效解決問題。

（二）體驗性

STEM理念中包含技術工程思想，這一思想體現了實踐探究的重要性。在小學科學教學中，教師應將學生作為主體，促使學生主動參與到課堂學習中，親身經歷知識的建構過程，從而完成高質量的學習認知。

（三）探究性

小學科學教師基于STEM理念設計課程活動時需要以項目的實施為基礎，項目的完整實施步驟包含提出任務、設計方案、動手實踐、交流總結等環節。在這個過程中，教師應引導學生自主設計項目，使學生在探究問題時能夠體會到知識的生成，從而形成科學嚴謹的思維。

（四）合作性

STEM理念強調團體協作的重要性，教師在課程活動中布置任務開展合作學習。完成實踐項目不是一個人的工作，需要全體成員從多個角度分析問題，最后在結果中提煉出所學知識[2]。

二、小學科學課程活動設計中存在的問題

調查發現，小學科學課程活動設計中還存在一些問題。教師由于受到應試教育的影響，在教學中忽略了學生的參與。盡管素質教育背景下的科學教學標準提出探究性學習的重要性，但教師為了趕教學進度、提高成績，會在課堂活動中以“灌輸式”的形式授課，導致學生長期處于被動學習地位，并沒有深刻體會知識生成的過程。另外，教師仍然按照分科教學的標準向學生講解知識點之間的邏輯，并沒有體現出學科融合，這使科學教學缺乏探究性。

三、基于STEM理念的小學科學課程活動設計

（一）依據STEM理念，創設課堂情境

在現代化教育背景下，各個階段的學科教學都應該完成相應的改革與創新。小學科學教師想要取得良好的教學效果，首先需要更新教學觀念，將新型的教學理念融入課程活動，激發學生的新鮮感。實踐類課程在小學科學中占據著十分重要的地位，教師可以在設計課程教學時創設多元化課堂情境，激發學生的主觀能動性，從而營造出輕松的課堂氛圍。

例如，學習三年級科學下冊第五單元“風向和風力”的過程中，首先教師應該分析本節內容與STEM理念的融合點，本節教學需要自制簡易風向標和小風旗。就其中的制作環節，教師可以展開一系列課程活動。教師可以帶領學生到戶外，為其營造真實的探究情境。在戶外學習中，教師引導學生觀察樹葉現在的飄向，激發學生觀察天氣現象的興趣和好奇心。教師抓住學生的興趣契機引出風向，向學生提出問題：“大家知道學校現在刮的是什么方向的風嗎？你的根據是什么呢？”學生開始分析校內的紅旗是向什么方向飄的，之后可以引出“風向圖”，并將學生正確的言論進行歸納總結：“風吹來的方向與旗子飄的方向正好相反，所以我們平時在生活判斷風向時可以依據一些自然事物的飄向來判斷風向。”接著，教師向學生展示提前準備好的風向標圖片，要求學生制作一個簡單的風向標。學生基于戶外學習的基礎會快速投入實踐制作，經歷知識的建構過程，為課堂的后續學習奠定基礎[3]。

（二）優選STEM項目，培養創新思維

STEM理念有較強的項目化特點，小學科學教師在設計課程活動時應根據學生的實際情況和教材內容挑選合適的項目。小學科學教材中有些內容，避免具有特殊性的內容與STEM理念融合，同時要借助STEM項目降低知識難度，使學生能夠樹立完成實踐的信心，從而充分發揮創新意識，收獲良好的學習成果。

以三年級科學下冊第一單元“種子發芽了”為例，在課堂導入環節，教師以課件出示春天農民伯伯播種的情景及農作物成長的情景，點燃學生已有的生活經驗。學生的學習興趣被調動起來，教師再次出示“葵花籽、花生、綠豆、大米”的圖片，要求同桌互相討論果實和種子的區別，使學生基于知識的本質開展學習。之后，教師展示本節的知識框架，引導學生梳理種植種子的對比實驗和控制變量法的內涵。在學生理解的基礎上，要求學生在課余時間完成“種植種子”的項目，記錄種子的發芽情況和種植期間遇到的問題，通過實踐驗證種子發芽需要的條件。學生通過現實實驗能夠感受到科學知識的形象化，并借助與種子的近距離接觸調動創新意識，對自己觀察到的實驗現象作出解釋，逐漸增強自身的實踐探究能力。

（三）憑借STEM基礎，充實教學內容

小學科學與生活、自然聯系緊密，且基于實踐，教師可以以STEM理念為基礎對教學資源進行拓展，分析科學教材中的跨學科內容，并將其梳理成系統化框架。另外，由于小學生還處于形象思維階段，教師可以依據STEM理念將教材以外的知識融入其中，豐富教學內容，營造良好的課堂氛圍。

以三年級科學下冊第三單元“聲音的傳播”為例，在教學前，教師需要分析知識的所屬范圍，“聲音的傳播”屬于物理類科學知識，是物質科學領域。教師可以依據物理實驗步驟開啟課堂教學：提出問題，做出假設—實驗探究，得出結論—觀察類比，細致分析—制作活動，拓展應用。展開課堂實驗時，教師明確實驗步驟，要求學生以小組為單位交流分享生活中的各種聲音現象，并自主思考聲音傳播的原因。下一階段，教師提示學生采用控制變量法觀察聲音在真空、水中、空氣中的傳播情況。接著學生以類比實驗的模式觀察鼓面發出聲音時的振動情況，從而類比到人耳聽到聲音。在學生理解了聲音的傳播原理之后，教師鼓勵學生將所學內容延展到實際應用中，研究“土電話”的制作原理。在整個實驗流程中，教師只對學生進行適當指引，使學生樂于參與到探究實驗中，地體驗到了學習科學知識的快樂[4]。

（四）利用STEM核心，加強實踐探究

小學科學課程的每個單元都對應一個學科領域，教師在開展STEM課程活動時可以基于“技術工程”的核心設計每個環節，使學生通過自主制作加深自身對知識建構過程的印象，這從而強化學生的學習效果，讓學生在學習中能夠緊跟時代的步伐。

例如，學習三年級科學下冊第五單元“云量和雨量”的過程中，教師需要分析本節教學意圖，依據教學目標和“技術工程”理念設計環節。三年級學生已經初步學習了如何從現象的角度描述天氣，教師可以利用復習作為課堂導入。之后教師由“天空”的圖片幫助學生建立“云是一種重要氣象”的觀念，觀察圖片中的云量會讓學生調動自身思維，在定性觀察中主動探索天氣規律。緊接著，教師通過播放Scratch動畫進入認識雨量的環節。教師向學生提出問題：“如何比較兩個地區的雨量呢？”學生根據生活經驗回答“可以聽聲音，或者看地面上水花的大小。”在學生積極表達了自己的想法之后，教師提取學生的想法開展演示實驗：“用兩個一樣的杯子，接相同時間內的水，最后比較兩個杯子里水的高度。”學生在被演示實驗吸引目光的同時，積極思考，教師從而引出雨量器這一工具。Scratch動畫與現場演示的結合使學生直觀、形象地理解了雨量器測量的工作原理。最后，進入本節重點環節，教師要求學生在組內分工合作，共同完成雨量器的制作。有的小組用礦泉水瓶制作簡易雨量器，學生在制作過程中互相交流各自的想法，將所學知識再次回憶鞏固，深刻體會到了動手的樂趣。這樣的學習模式，使學生有效掌握了雨量器的工作原理，為接下來的課程開展奠定了基礎。最后，教師帶領學生分析西安半個月降雨情況的柱狀圖，幫助學生建立實踐觀察與應用的意識，成功培養了學生的技術工程素養。

四、結束語

總而言之，STEM教學理念在小學科學課程活動中的融入是一次全新的嘗試，小學科學教師應積極打破傳統教學模式的弊端，將STEM理念與教學充分融合，引導學生逐漸適應新型的教學模式，在全新的課程活動中鍛煉和提升學生的各方面能力[5]。