素養導向的小學科學STEM教學設計與實踐

巫美芳

【摘要】隨著信息時代的發展，學生核心素養的培養顯得尤為重要。新課程標準指出，課程教學應該強化學科的知識整合，統籌設計跨學科主題學習活動和綜合課程。因此，作為一門基礎性課程的科學課應該積極探索跨學科新型教育模式，發展學生的核心素養?；诳茖W、技術、工程、數學四個學科融合的STEM教育應用于小學科學教學就顯得尤為合適。STEM教育，不僅要將不同學科的知識根據項目邏輯進行整合，而且還要確保設計的項目能夠全面、均衡地覆蓋這些學科的知識。本文以《御風而行——自制風向風速儀》一課為例，以豐澤區第二實驗小學學生為研究對象進行教學設計和實踐，發現：在STEM教育理念下的小學科學教學，更容易激發學生的學習興趣，有利于學生形成科學觀念和科學思維，經歷探究實踐的過程，逐步形成科學態度與社會責任。

【關鍵詞】核心素養? STEM教育? 教學設計? 小學科學

【基金項目】本文為泉州市豐澤區基礎教育教學改革專項課題《素養導向的小學科學STEM學業評價實踐研究》（立項批準號：Fjzk22專023）的階段性研究成果。

【中圖分類號】G623 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2023）04-0133-03

為了幫助學生適應全球信息技術的迅速發展，培養他們的核心素養是我們義不容辭的使命。2017年發布的《義務教育小學科學課程標準》中這樣提到：科學教學要從學生的實際出發，創設有助于學生主動學習的問題情境，引導學生通過探究學習等活動，獲得科學知識和技能，促使學生主動地、富有個性地學習，不斷提高探究能力。科學學科的教學與其他學科關系十分密切，跨學科學習，也就是融合科學、技術、工程、數學為一體的STEM教育，就顯得尤為合適。因此，探索STEM教育理念下的小學科學教學設計模式，可以更好地促進學生科學素養的發展。那么，怎樣將STEM教育的理論與小學科學課程進行有效融合，從而促進學生素養的發展呢？本文以《御風而行——自制風向風速儀》一課為例，談一談自己的做法。

一、文獻綜述

（一）核心素養

科學課程要培養的學生核心素養，主要是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學課程育人價值的集中體現，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。

（二）STEM

STEM其實是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫?？茖W是指認識世界、解釋自然界的客觀規律；技術和工程是指在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現對自然界的控制和利用、解決社會發展過程中遇到的難題；數學是作為技術與工程學科的基礎工具。STEM教育不是分立學科的，也并非學科（科學、技術、工程和數學）之間的簡單加減，而是將跨學科的知識運用到解決真實問題的場景中，讓孩子能夠把零散知識，變成一個互相聯系的整體，是一種跨學科的學習方法。它更注重培養學生的問題解決能力、創新能力和合作能力。

二、存在的問題

STEM教育與我國基礎教育目前的形勢非常契合。但是，受傳統探究教學模式的影響，STEM理念下的教學活動在其設計與實踐中存在很多明顯的不足，總體來說，主要體現在以下幾個方向：

1.STEM教學活動與學科課程聯系不夠緊密

STEM教學活動和學科課程之間的聯系不夠緊密，甚至被完全割裂，導致設計的內容忽視了學科基礎知識、學科思維與能力，只是一味地追求培養學生的問題解決能力、創新能力等。

2.活動設計忽視課程標準的指導作用

STEM教學活動的設計忽視了課程標準的指導規范，導致教學設計脫離課程體系的總體框架，使得STEM教學活動淪為附加課程，既增加了老師的備課負擔，更增加了學生的學習負擔。

3.活動設計缺乏目標指導

STEM教學活動的設計由于沒有科學統一的目標指導，就容易導致教學目標的設置出現泛化、虛化、套化的現象，而且四個學科的內容過于雜糅、結構混亂，導致課程實施效果不佳。

三、素養導向的小學科學STEM教學設計

為了解決目前STEM教學設計與實踐過程中的問題，我們應該以核心素養為導向，以小學科學教材為指引，以科學課程標準為指導進行STEM課程融合。

余勝泉教授指出，STEM教育理念的核心是跨學科整合，通過知識情景化、生活化，讓學生自主運用學科知識，學會創造性解決問題。STEM教育最核心、最重要的就是驅動性任務和子任務的設計。而且，在設計驅動性任務和子任務的時候，要將知識蘊含在真實的問題情境中，這個情境還應該能夠調動起學生的學習熱情，讓他們主動積極地利用各學科的相關知識來解決相應的問題或者完成相應的任務，在這個過程中形成良好的科學品質，包括科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任等方面。在設計驅動性任務和子任務的時候，還需要注意科學、技術、工程與數學這四門學科原有知識體系，避免學生知識結構的不均衡等。所以說，我們在設計教學活動的時候，既要把這四門學科的知識根據任務進程進行重組，又要確保設計的驅動性任務或者子任務包含這四門學科基礎性知識要盡量全面、均衡。

本文以教科版科學三年級上冊“天氣”單元的第五課《觀測風》一課為例，進行基于STEM理念的教學設計。具體方法是：在課程標準的指導下，在教學分析的基礎上，設計驅動性任務和一系列子任務，提供學生在完成任務或解決問題過程中的學習資源、學習工具和學習評價等，關注項目完成后學生的學習效果。

四、素養導向的小學科學STEM教學設計與實踐

1.課標學習內容與要求

2.教學分析

《御風而行——自制風向標和風速儀》改編于教科版小學科學三年級上冊“天氣”單元第5課《觀測風》。在生活中，學生對風有很多的體驗與了解，“風向”“風力”等詞也經常在天氣預報中接觸過，因此他們知道（或意識到）風是描述天氣的一個“詞”，本案例在此基礎上，設計了“氣象站觀測風的情境”“了解觀測風向和風力的科學儀器”“設計制作簡易風向風速儀”“測試優化風向風速儀”“新研發的科技觀測儀器”等五部分內容。從生活情境出發確定需求，小組合作設計制作一個能夠指示風向、測量風速、穩定性相對較好的風向風速儀，像工程師一樣經歷工程的設計、制作、測試、優化過程。通過制作及不斷優化整合科學、技術、工程、數學各學科的知識，經歷解決問題的全過程，學會工程制作的一些技巧，樹立學科學、用科學意識，體會科技進步帶來的便利。

3.教學目標

在課程標準和“教學分析”的基礎上，依據STEM教育理念，以“制作風向風速儀”為立足點，明確本課的教學目標，進行驅動性任務、子任務等學習活動、學習評價的設計，以及“風向風速儀”制作完成后，對自己的作品進行交流展示，測試它能否指示風向、測量風速，整體的穩固性，最后教師進行總結提升。具體描述如下：

4.材料準備

工具區：剪刀、透明膠、雙面膠、尺子、彩泥

材料區：卡紙、紙杯、塑料蓋、鉛筆、筆套、工字釘、直吸管、十字形吸管、帶軸套直吸管、帶軸套十字型吸管

5.學習過程設計

五、小結

本文以教科版科學三年級上冊“天氣”單元的《觀測風》一課為例，以核心素養為導向，進行STEM教育理念下小學科學教學設計和實踐，發現：（1）能夠有效激發學生的學習熱情；（2）學生知識學習更系統；（3）有利于學生探究能力的提高；（4）有助于學生樹立良好的態度和責任觀。

參考文獻：

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