STEM教育理念在小學學科教學中的實踐與建議

陳 彪 周文娟

(合肥市和平小學東校 安徽合肥 230011)

一、STEM教育理念的理解

STEM主要是由科學(science)、技術(technology)、工程(engineering)與數學(mathematics)四門學科的英語首字母所構成的。STEM教育理念是跨學科的整合型課程教育理念。STEM教育概念在提出時并沒有獲得一個全面系統的定義，之后美國國家科學基金會首先明確提出了STEM教育不僅包括應用科學、技術、工程和數學四門學科知識，同時還應包括社會行為科學。隨著STEM教育理念在全球教育中的迅速發展，逐漸衍生出STEM+、STEAM和STREAM等概念。STEM教育的核心理念就是讓學生在面對來自真實情境以及生活中的復雜問題時,能夠運用跨學科的知識、方法和能力，將科學探究、工程設計、數學方法以及制作過程有機整合來解決問題，是能夠促進學生創新思維和能力發展的新型教育理念。

二、STEM教育理念在小學學科教學中的實踐

(一)基于STEM教育理念創設問題情境

教師在備課、上課過程中，需要以STEM教育理念為支撐，深挖教材中的知識點，同時運用于小學科學、數學、美術、信息技術等課堂教學環節中，創設讓學生不斷提出問題、分析問題與解決問題的課堂，使課堂充滿活力，讓學生真正成為課堂的主人。教師在設計教學過程中應注意創設真實的問題情境，通過問題向學生展示日常生活中的熟悉場景，這不僅能夠吸引學生的眼球，更容易激發學生的興趣。

例如，根據教科版二年級下冊科學案例“做一頂帽子”，筆者設計出和學生認知水平相匹配的真實情境：“下周是小美同學的生日，她特別想要一款帽子。你能夠設計一款帽子，在小美生日的時候送給她嗎？”從學生容易接受的真實問題出發，分析制作帽子中可能產生的問題，引導學生積極參與設計、改進、交流和分享等環節，體驗工程設計的全過程。常規科學課由于時間有限可能僅用1～2個課時完成本課內容，但是在重新設計課時中我們增加到3課時，讓學生有了充足發揮的時間。在設計情境問題時，學生首先討論和確定帽子的用途并繪制帽子草圖。本環節最重要的是進行頭圍的測量，并對自己的設計草圖進行修正。小組交流過后，根據設計草圖從“材料超市”選擇材料并進行制作。最后，孩子們分小組展示自己的作品，嘗試對本組和其他小組的作品作出簡單的評價并提出改進意見，評選出“小美同學最愛的生日帽子”。通過給“小美同學制作生日帽”這一真實情境，使學生在制作和交流的過程中，不斷提升創新能力和解決問題的能力。

(二)基于STEM教育理念解決學科教學中的重點與難點

在日常的課堂教學中，經常會遇到一些重點和難點，教師難以尋找到合適的教學方法，學生難以理解和掌握。此時可以基于STEM教育理念嘗試從不同學科角度分析問題，拓寬思路，幫助學生突破重點與難點。例如，統編教材小學語文四年級上冊《題西林壁》一課中，“為什么不同詩人看到的廬山美景不同？”對于這一教學難點，教師在設計教學環節時，讓學生從“材料超市”中挑選喜歡的材料并嘗試搭建一個物品，形象地幫助學生了解應從不同的角度觀察。首先，出示任務單，小組內交流、討論創意設計。然后，分小組繪制設計圖。小組內明確搭建任務，并在組內根據設計圖及方案搭建作品。最后，交流搭建作品。這樣設計的目的是解決本課難點，讓學生學會從不同角度觀察物體的形狀。此外，學生在合作中能夠通過設計、創意，鍛煉空間想象能力、審美能力。

(三)基于STEM教育理念進行跨學科整合

基于STEM教育理念進行跨學科整合，指的是不以某一學科知識體系為中心，在課堂教學中要打破學科知識之間的邊界，確保學生能夠嘗試綜合運用科學、工程、技術和數學等知識和方法去解決問題。例如，依據教科版六年級上冊第四單元第1課重新設計的科學教學案例“我的學校之校園生物分布圖”中，融合了數學比例尺的相關知識以及美術學科中關于色彩選擇、線條繪法等技能，學生在制作校園生物分布圖時還嘗試借助了信息技術。校園生物分布圖的繪制需要整合多學科知識，如生物、美術、數學、地理等，讓學生親手繪制生物分布圖有利于提升學生的實踐探究能力、綜合思維能力、動手能力。

再如，“做一頂帽子”中利用工程學解決某個難題，如“怎樣讓帽子防曬又防熱”，利用形狀與結構來進行設計，體現STEM課的“工程”與“技術”要素；指導學生使用扭扭棒或軟尺進行測量和收集數據，體現STEM課程中的數學要素。當教學圍繞這幾條主線展開時，就有了一個隱形的線索，將科學與工程、技術、數學以及藝術有效地結合在一起。此類課已經不再是單純的學科課程，更是一種整合型課程，體現STEM教育理念跨學科整合的特點。

(四)基于STEM教育理念優化評價方式

評價的目的對于學生來說，首先是檢測課堂教學的成果，更深層次的目的是讓他們了解自己在學習過程中的不足，從而有針對性地加以改進；對教師來說，評價是了解教學情況的一個抓手，是提升和完善自身教學能力的必由之路。在課堂中,教師通過多元化課堂評價,不但可以突出學生在課堂中的主體地位,還可以更好地發揮課堂評價的功能,讓課堂評價更為客觀。評價標準如果由教師直接給出，學生印象不深刻；但如果從自己的探索中發現，加上學生之間相互評價，學生會印象深刻。例如，案例“做一頂帽子”中，在作品分享和評價環節，每一小組對帽子的功能、材質和外觀進行了詳細的介紹。這不但增強了學生綜合運用知識的能力，還帶給它們更多表現自己的機會，教師公正的評判和學生之間及時的互評更是一種真實的評價方式。在此基礎上，可以根據教學案例設置具體的評價量規。我們對美術教學案例“做一個美妙的音樂盒”設置了如下評價量規：

分數項目 1分2分3分小組分工合作無分工,任務由少數組員完成有基本分工,但合作有時不順暢有分工,每個人都有明確的任務繪制設計圖沒有設計圖設計圖簡單,能夠讓人看懂有較詳細的三維設計圖,圖中標示清楚響度響度低響度中等響度高,且聲音清脆美觀程度不夠美觀美觀程度一般有創意,且非常美觀匯報及總結展示表述不完整,小組匯報散漫基本能表述完整,小組部分成員匯報表述完整、詳細,所有成員有明確的分工

再如，信息技術課“防疫小報我來做”，教師在完成課堂教學后設計了學生自評問卷：“我們的防疫小報制作成功了，還能不能更好地完善它？還有沒有更好用的、更有想法的小工具呢？你覺得你們小組的合作模式是否有效？在團隊中你的任務是什么？你覺得你勝任本節課自己的任務嗎？如果再讓你選擇一次，你希望自己的小組任務變動嗎？你覺得哪一項更適合你？希望大家能在交流學習中發掘自己的能力，找到自己的興趣點，找到適合自己的方向。”這些問題可以讓學生在自我評價中發掘自己的能力。

(五)基于STEM教育理念創新教育方式和學習方式

在以STEM教育理念為引領的課堂教學中，教師能夠不斷地創新教育方式和學習方式，調動學生的積極性、自主性和創造性，開拓學生的思維。這里的創新，主要體現在教學流程和學習方式上。教學流程更加靈活多變，學習方式更加新鮮多樣。目前STEM課程強調選擇教學主題，以真實問題引導并通過學生動手探究獲得知識為原則，依托一定形式的教學活動構建完整的課程體系。將STEM教育理念融入學科教學中，我們不再一味追求STEM課程中的教學流程。教師可以隨時創設真實問題以及采用微項目的形式，而未必以實物作品的形式作為課堂結尾。此外，在分析問題過程中，學生們能夠通過查閱參考資料、問卷調查解決問題。例如，在“做一個美妙的音樂盒”中，在課前進行調查，了解學生們關于音樂盒想要了解的問題，讓小組分別選擇一個主要問題進行資料查閱和匯報講解。各小組先介紹自己作品的設計思路、新穎響亮的廣告詞、具體的制作過程、小組分工等，之后全班討論設計中的優秀之處以及可以改進的地方。小組之間的展示和評價，有助于提升孩子們分工協作的能力，鍛煉他們與他人溝通交流的能力，并且通過呈現同一問題的不同結論，提高學生的判斷能力和表達能力，從而激發學生學習的主動性。在STEM教育理念下，創設新的教學方式，除了利用上課時間外，可將課下活動與實踐操作相結合，不再局限于課堂。例如，在《美妙的螺旋線》這一數學課中，教師可以把數學知識與科學和藝術相結合，給學生布置動手操作的任務，讓學生在家中應用黃金螺旋線來創造美，做一件特色T恤，第二天帶到課堂上來進行評比，看哪位學生的作品最好，并及時給予反饋。

三、實施建議

(一)加強教師隊伍建設

想要讓STEM教育理念在小學學科教學中落地生根，教師是關鍵。教師雖然已經有意識地嘗試將STEM教育理念應用于日常課堂教學中，但受傳統學科教學模式的影響，設計課程和實際教學經驗還不夠充分。教師應努力將先進的教育理念內化為自己的教育方式，轉變為自己的日常教育行為，通過探索學生生活中發現的真實問題，引導學生進行跨學科、多視角解決問題，讓學生真正地參與課堂，使STEM教育理念落到實處。此外，學校應該更努力地“走出去”和“請進來”，邀請專家、領導、老師到現場面對面交流，開展課例研討等活動，更多為教師賦能。

(二)合理選擇和設計課程內容

STEM教育強調學科融合，強調在實踐中促進學生發展，實現自我成長。然而，小學學科課程多以學科知識為主線，受課時的限制，設計過程依賴于教材，難以保證設計意圖和目的一致。目前，STEM課程主要包括基于STEM教育理念設計的學科課程以及圍繞區域特色或學校特色自主開發的綜合性項目式STEM課程。需要注意的是被動學習會挫傷學生的學習積極性，為了避免出現這樣的狀況，需要加強教學內容與教師創設問題之間的相關性。在備課環節，教師應該選擇適合STEM教育理念推行的課型，明確活動環節，確定課時安排等。在上課時，教師應采用問題串的形式不斷創設學生感興趣的真實問題情境，引發學生自主探究的熱情，并注意引導學生從多學科角度思考和解決問題。此時應注意，在課程設計中，教師可以綜合考慮，選擇學科領域中的某幾科即可。

(三)創新形式，活力助推

STEM教育理念在小學學科中的實踐主要受兩個部分制約，一是學生之間有相對的個體差異，各自興趣的方向不同，而班級授課制約了個體差異性；二是受時空限制，有些項目的開展顯得意猶未盡。為彌補以上不足，學校可以給學生搭建一個課后展示平臺。如開展適當的科學活動、課后托管、個性化服務中，安排STEM理念與學科教學融合的課程。教師在保證常態化教學之余，每學期結合常規課堂提前規劃幾節此類課。這樣既促進個體差異的發展，又延伸了學科課程的深度和廣度，同時能夠給予學生更充足的活動時間。組織學生參加各類創新活動，平常與學生多接觸、多交流，發現學生的新技能、思維的創新點。在STEM課堂上，學生掌握的是對技能的應用，對知識的融會貫通，解決問題的能力自然而然得到提升，在分工和合作中也更能理解自我價值以及集體合作的重要性。而一節滲透著STEM理念的課，相信也會帶給同學們新奇的體驗，也會在“雙減”活動助推下啟迪學生的思維和智慧，促進學科學習走向深入。