在教學活動各個環節中滲透STEM教育理念

◇孫 萌（浙江：杭州市蕭山區城東小學）

隨著教育實踐的改革不斷深化，STEM 教育理念被逐漸應用于小學科學這門幫助學生探索自然界客觀規律的學科。將STEM 教育理念融入小學科學教學，能夠幫助學生更好地理解和認知客觀世界，提升學生的思維能力與想象力。為了用STEM 打開小學科學高效課堂的大門，教師應該加深對STEM 教育理念的理解并提高重視程度，發揮其優勢，將其應用到教學活動的各個環節之中，從而真正打造高效科學教學，為學生科學素養的提升與未來的發展做好鋪墊。

一、STEM教育理念概述

STEM 教育源于美國，是以科學、技術、工程和數學為主要課程的教育。其中S 指科學，T 指技術，E指工程，M指數學。

STEM，從字面上可以理解為多門學科之間的連接與整合，支持學習者以多學科整合的思維方式展開學習，理解與探索世界。

從本質上理解，STEM 是一種課程，也是一種學習方式與教學策略。作為課程，STEM 是四個科目的融合與聯系，但并不是科學、技術、工程與數學的簡單疊加，而是綜合四個學科的特點，是學科之間的相互整合，構成一個完整的體系。

小學科學課程包括自然科學知識、動手實驗等實踐知識，也需要學生具備良好的數學基礎。STEM 強調綜合培養學生的多學科素養，是一種重實踐、超學科的教育概念。在科學這門學科中，完美地融合STEM 教育理念，能真正帶領學生觀察科學現象、探索科學知識、感悟科學奧秘，這對于提升學生的學習積極性，激發學生的好奇心與求知欲，提升學生解決問題能力，獲取勇于探索、積極進取的科學態度與創造性精神具有重要意義。

二、在小學科學教育中滲透STEM 教育理念的重要性

（一）學生學習興趣的催化劑

在小學科學教學中融入STEM 教育理念，教師可以通過多學科整合的方式為學生呈現科學知識，從而讓學生感受到科學學習與其他學科之間的聯系，在對生活及其他知識的認知基礎上了解科學，這對于激發學生學習的興趣、提升學生的體驗與參與具有積極的促進作用。同時，當學生對科學學習產生了濃厚興趣，就能夠獲得快樂愉悅的學習體驗，這對于提升教學效率、為科學插上騰飛的翅膀具有重要示范意義。

（二）解決問題的驅動力

STEM 教學是一種跨學科的教育思想。在小學科學教育中融入STEM 教育理念，就能夠為學生提供運用科學、工程、技術、數學等方法分析科學知識的思路，從而讓學生融合多種方法，通過動手動腦，獲取解決科學問題的路徑與方法，這對于提升學生探索科學規律的能力，尋找解決實際問題的方法，提升解決問題的效率，具有重要意義。

（三）學生科學素養培養的推動力

在傳統科學教學中，教師都是以講知識、示范實驗為主，而學生的主體性得不到體現，學生實踐活動少、學習效率低。而STEM 教育理念指導下的科學教學，強調生生之間、師生之間的相互配合與溝通。學生通過小組合作、網絡查詢等方式，搜集信息，通過假設、驗證、分析，獲得科學知識與結果。在這樣的學習過程中，學生真正成了學習的主體。在此過程中，他們相互激勵、相互幫助、相互學習，共同探究科學的奧秘，尋求問題解決的方法。這對于培養學生的科學態度，發展學生的科學精神，提升學生的團結協作精神，具有重要意義。

三、STEM教育理念與科學課程的契合點

STEM 教育理念為小學科學教學提供了動力支持與方法支持，對于提升科學課程教學效率具有重要意義，這是因為STEM 教育理念與科學課程有著最佳的契合點。發揮STEM 教育理念在科學課程中的優勢，能推動教學效率的大幅提升。

首先，從課程特征看，科學課程是以學生的日常生活為基礎的，強調學生知識學習中的參與體驗與綜合實踐。這是一門綜合性的學科，強調的是物質科學、自然科學、地球與宇宙科學、技術與工程等領域的滲透與聯系，從而發揮不同知識領域的教育功能，引領學生創造性思維能力發展。而STEM 教育理念強調學生在真實的生活情境與問題情境中動手操作、動腦思考，探究問題解決的方法，進而解決問題，在此過程中，發展學生的創新性思維能力等綜合素質。

其次，從課程目標看，科學課程的教學目標在于培養學生的科學素養，讓學生在學習科學基礎知識的同時發展科學探究能力，形成科學態度與科學精神，感受科學技術、生活環境與實踐之間的關系，為終身發展奠定基礎。而科學素養正是STEM 素養的重要組成部分。STEM 素養包含了科學、技術、工程和數學四個方面的素養，強調運用這四個學科的能力與素養，將學到的知識轉化為探究真實世界的綜合能力。

最后，從課程內容看，科學課程以主題或任務形式呈現，與其他學科之間有著密不可分的關系。STEM 教育包含科學、技術、工程、數學四個學科的知識，而學生在具體的學習過程中，以任務或是項目為引導，將四個學科的內容進行整合。

綜合上述三個方面，可見STEM 教育理念與小學科學課程之間有著密不可分的聯系。因此，將STEM 教育理念落實到科學教學課程中，不但是提升科學教學效率的一種方法，更是促進科學教學改革的重要路徑。

四、在小學科學教學活動各個環節中滲透STEM教育理念

（一）圍繞STEM 設計PBL 教學

科學課程應該以探究性學習為主，但是這不是唯一的方式。STEM 理念強調以項目學習、問題解決為導向，進行課程的組織。這一組織方法非常適用于科學課程，在實際教學中，教師應仔細閱讀教材，并且整合科學、技術、工程、數學等綜合性的跨學科內容，據此為學生設計真實的情境，讓學生在情境中運用知識解決問題，收獲思辨能力、創造力、合作能力與溝通能力。比如，在“用紙造一座橋”的教學中，本課知識點涵蓋了物質科學領域中的力學知識與技術與工程領域中的橋梁設計相關知識。教師在課堂教學中將用紙造一座橋的理念滲透其中，在設計教學目標時，便可以從科學、技術、工程與數學四個方面出發，設計三維教學目標：知識層面的目標為知道線面體的關系，了解抗彎曲能力與形狀的關系，了解力的分解，了解拱形原理，學會度量和簡單的計算，體驗工程設計過程；技能層面的目標為學會類比分析、統籌安排，創造性地思考解決問題，培養小組協作意識。在教學中，從STEM 的要求出發，教師便可以采取PBL 教學法讓學生通過分組討論，共同設計一座能承重紙橋的最佳方案，然后通過質量檢測評選獲勝小組。當評價完成后，教師再讓學生進行自我反思，想一想自己的設計方案中還有哪些需要改進，并且進一步優化改進方案。

（二）結合STEM 要求設計科學活動

小學科學是一門重視實驗探究的學科，更是重視培養學生動手能力、思維能力的學科。在科學課堂上，依托STEM 教育理念開展高效的科學教學，教師應該以學科整合為基礎設計科學活動，讓學生在活動中觀察體驗操作，獲得正確的科學認知，提升科學素養。比如，在“工具和機械”的單元教學中，教師可以為學生設計一個這樣的科技小活動：讓學生用瓶蓋、玻璃球、膠帶、橡皮泥等材料以小組的形式共同設計、制作滾軸軸承。當學生完成這一任務后，教師會發現，由于瓶蓋是不透明的，學生不能夠親眼看到內部玻璃球的滾動狀態，從直觀的角度來看實驗結果和學生的認知收獲就大打折扣。這時，教師再為學生準備一些透明的底座和蓋盤，讓學生運用這些新的工具，對自己的實驗過程進行改進。這樣一來，學生通過測試、比較、觀察和親身體驗，就能夠發現滾珠軸承的好處，整個的教學活動既兼顧知識理解、概念結構，又促進了學生的思維能力培養，有利于培養學生的科學認知，促使學生素養提升，讓科學課堂閃爍出光芒。

（三）根據STEM 設計跨學科問題

科學課程體現了自然的奧秘，其課程實施的主要形式就是提問題、作假設、訂計劃、獲證據、處理信息、得出結論、驗證結論并表達。因此，在教學中引入STEM 教育理念，教師應該重視設計跨學科問題，讓學生經歷并感知基本的科學方法，收獲理性思維，認識事物的本質。以“杠桿的科學”教學為例，根據STEM 教育理念，教師設計教學目標后，以情境導入的方式，通過視頻、圖片等形式，讓學生了解杠桿外形、結構和使用方法。這時，在學生的認知基礎上，教師便可以給學生出示幾幅圖片，讓學生思考這些裝置中哪些是杠桿，哪些不是杠桿，并且積極探究杠桿的使用方法。最后，教師將研究杠桿省力問題作為項目式學習的問題任務，引導學生展開探究。在解決此問題任務時，教師要以以下問題作為驅動：準備搜集哪些數據？以怎樣的方法搜集數據？如何對這些數據進行整理？你們小組是怎樣分工的？每個人的職責與工作任務是什么？實驗研究中得出了哪些結論？出現了怎樣的問題？這些問題是通過什么方法解決的？實驗方案實施是否順利？通過對實驗數據的分析與整理，你發現了怎樣的規律？以問題驅動學生展開探討，讓他們主動思考，積極合作，不斷探索、嘗試和自我反思。在實踐探究中獲得不斷提升。本節課的教學克服了傳統做題的方式與閱讀的方式，讓學生通過探討與主動參與，能夠知道支點、受力點、阻力點，了解杠桿的分類，學會設計數據統計表，學會整理、分析實驗數據，并且應用杠桿知識解決生活中的問題。這樣，不僅能讓學生的思維更加理性，還能真正提升他們解決問題的意識與能力，充分展示STEM 教育理念的育人價值。

STEM 已經成為基礎教育領域中研究的熱點，它不是簡單地教會學生抽象的學科理論知識，更強調的是學生獲得將現有知識與技能轉化為綜合素養的能力，重視學生經歷形成新的知識與技能的過程。在小學科學教學中，教師應該重視運用STEM 教育理念，并且將其滲透在教學的每一個環節中，讓學生在STEM 教育理念的帶動下融入科學學習，形成科學精神與科學素養，從而為將來成為具有創新精神的復合型人才奠定堅實基礎。