淺談STEM教育理念在小學科學教學中的實踐

盧 毅（江蘇省蘇州市蘇州工業園區蓮花學校）

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，但STEM 教育并不是指這四門學科的簡單組合，而是將它們中的許多要素有效融合成一個整體，以解決真實問題為學習任務驅動，在實踐活動中獲取知識，培養學生解決問題的能力和創新能力。在小學科學教學中STEM 教育的運用比較普遍，讓學生在真實的情境問題中思考解決方案，在探究過程中優化思維，在評價總結中得到思維的提升。可見，指導學生經歷STEM 教育的學習過程可以更好地培養學生的科學素養。筆者以青島版《義務教育教科書·科學》三年級下冊第五單元“浮和沉”一課為例，探討STEM教育理念在小學科學教學中的具體實踐。

一、聚焦問題，擬定方案

科學課上借助動畫片的導入，架起生活與科學之間的橋梁，體現出STEM 教育的情境性，讓學生感悟“科學即生活”的道理，然后引出問題，通過小組合作的學習方式集體擬定實驗方案，在學習任務的驅動中培養學生的自主學習能力。

例如，在教學“浮和沉”一課時，筆者在上課伊始播放了動畫片《烏鴉喝水》，讓學生猜測“烏鴉為什么能喝到水”。隨后，學生聯系生活實際展開了交流，總結出主要原因：因為石子很重，能夠沉在水底，使水面上升。筆者順勢提出學習任務：假如你就是這只聰明的烏鴉，還能想到把什么放到水里讓自己喝到水呢？學生通過觀看動畫片知道物體沉在水底，能夠使水面上升的知識，推測出如果物體浮在水面上，水面就無法上升。因此，要完成這個任務就需要知道哪些材料會沉入水底，哪些材料會浮在水面。筆者將學生分成六個工程小組，每名學生都是一名工程師，需要制訂項目實驗方案。筆者提示學生：可以收集哪些物品進行實驗？并引導學生深入思考：作為一名工程師，應該怎樣把實驗方案條理化，使人看了一目了然，便于開展實驗。學生立刻想到了使用表格列舉的方式，然后小組合作設計了一張表格，將表格分成兩欄，分別填入“材料名稱”和“實驗結果”。筆者與學生討論：實驗材料在生活中常見嗎？你能預測這些物品在水中的沉浮情況嗎？學生經過交流，在表格中又增添了“預測”一欄。

在擬定實驗方案的過程中，模擬工程師的角色調動了學生的學習積極性。學生根據任務需求，自行設計學習方案，在交流中進行合作、探討，逐步掌握了工程思維，使學習任務既基于教材但又不拘泥于教材，為發展學生的科學思維與創新能力打下良好基礎。

二、實驗操作，驗證預測

基于學生擬定的實驗方案，筆者讓學生通過STEM活動，在細致的觀察中用科學的思維了解事物的物理性質，并將實驗結果與自己的預測對應起來，檢驗自己的預測是否正確，從多角度剖析問題，解決問題。

例如，各個工程組在完成“浮和沉”的實驗方案設計以后，需要根據實驗步驟分步進行實踐操作。學生收集到的實驗物品主要是積木、塑料尺、鉛筆、橡皮、鉛筆刀、硬幣、吸鐵石、紙等。筆者在實驗之前先讓學生明確實驗物品都是用什么材料做成的，把這些材料分別標上編號，便于實驗以后進行記錄和整理。學生在實驗的過程中，觀察到有些物品都是沉入水底的，有些物品是浮在水面上的，還有些物品先是浮在水面上，待其全部浸濕以后就又沉入水底。各小組把實驗結果一一填入表格，最后對照自己的預測情況看看兩者是否一致。學生如果發現有自己解決不了問題，就提出來集體討論解決。

實驗操作是學生進行探究活動的重要環節，學生像工程師一樣親歷實驗物品的檢測過程，以實驗結果為依據，借助表格真實地記錄實驗現象，使實驗總結有據可循，形成嚴謹、認真的科學態度。

三、分享展示，反思提升

運用STEM 教育理念，教師除了需要引導學生進行自主探究，還要提升學生展示項目成果的能力。學生展示自己的實驗成果，與同伴共同分享學習經驗，教師則從發展學生思維的角度用激勵性的語言評價學生的進步，讓學生在反思中不斷提升自己的科學素養。

例如，在展示“浮和沉”學習成果時，筆者可以先讓學生分小組介紹實驗過程、結果，以及取得的成果與預測是否一致等，還可以介紹自己小組在實驗活動中的一些有趣經歷，分享學習心得。其他小組則對發言學生的語言表述、實驗操作過程、得出結論等方面進行恰當的評價，如對實驗材料的收集是否合理進行點評等。筆者還組織學生根據其他學生的評價進行自評，找出自己在實驗中存在的不足，反思自己在團隊合作中的表現，具體談談自己在活動中的收獲。同時，筆者也對學生在整堂課中表現出來的對科學知識的理解、操作水平、處理信息的能力進行點評，促使學生取得進步。

課堂上讓學生展示學習成果并進行分享，在他人的評價中及時做出評價與反思。學生就如同一位真正的工程師在評價自己的工程質量，能夠享受到任務完成的喜悅。

在小學科學教學中應用STEM 教育理念，不但豐富了教學情境，激發了學生學習科學的熱情，而且使學生在科學實踐中培養了設計能力、動手能力和思維能力，獲得了學習的動力。因此，教師在教學時要融合STEM 教育理念，構建出精彩紛呈的科學課堂，不斷提高學生的科學素養。