秉承STEM教育理念?優(yōu)化小學科學課堂教學

【摘要】STEM教育理念的實踐運用，是當前教育改革的一次大膽嘗試。STEM教育理念在學科教學中的應用，打破了傳統(tǒng)教學模式帶來的弊端，形成了一種全新的教學形態(tài)，對于學生綜合能力的發(fā)展以及創(chuàng)造思維能力的提升有著重要作用。基于此，文章首先解讀了STEM教育理念的概念與特征，其次分析了STEM教育理念對于小學科學課堂教學優(yōu)化的意義，最后重點闡述了STEM教育理念下的小學科學課堂教學實踐優(yōu)化方法，以供參考。

【關鍵詞】小學科學；STEM教育理念；優(yōu)化策略

作者簡介：楊乾智（1969—），男，廣西壯族自治區(qū)北海市海城區(qū)教育教學研究室。

自以核心素養(yǎng)為導向的課程改革全面實施以來，科學課程在教育體系中的地位得到了較大的提升。如何提高科學課的教學質(zhì)量，創(chuàng)新與優(yōu)化科學課教學方法，促進小學生的科學素養(yǎng)形成，成了科學教學關注的重點。小學科學課教學的目的在于通過科學探究的方式，讓小學生在基礎教育階段能夠?qū)ψ匀粖W秘產(chǎn)生強烈的好奇心與探索欲，提高小學生對科學探索的興趣，幫助學生在學習過程中建立基本的科學概念，樹立正確的科學態(tài)度，形成基本的科學認知。在傳統(tǒng)的小學科學教學中，部分教師往往以教材為唯一的教學資源，以灌輸式教學模式為主要的教學手段，這樣的教學阻礙了學生的科學素養(yǎng)發(fā)展，也不利于教學質(zhì)量的提升。STEM教育理念的應用給科學教學帶來了重要的啟示。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念強調(diào)跨學科的學習，“STEM”是指科學、技術、工程、數(shù)學四門學科英文首字母的縮寫。與傳統(tǒng)教育理念相比，STEM教育理念更加側(cè)重于教育教學過程中各學科的關聯(lián)性，主張教學模式多樣化，學生發(fā)展多元化，進而促使學生可以在科學探索中收獲知識、發(fā)展技能、感受快樂［1］。

STEM教育理念的特征主要體現(xiàn)在幾點。第一，整合性。整合性是STEM教育理念的核心特征，在以STEM教育理念為導向的背景下，教師的教學更為關注科學課與其他學科的融合，各個學科不再是孤立存在的個體，而是形成了一個多學科整合的教育體系，打破了學科之間的界限。第二，體驗性。STEM教育理念中的“T”“E”目標實現(xiàn)，需要學生真實地參與到探究活動之中，從動手實踐中獲得獨特的體驗與感悟，進而感受到科學的魅力，這能促使小學生的科學課學習源于其內(nèi)心的情感需求與學習需要。第三，合作性。STEM教育理念提倡學生在獨立、自主、合作的學習活動中，獲得綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展。對于小學生而言，在科學知識的探究中憑借自己一人的力量是不夠的，因此建立在團體合作基礎上的學習，更有助于學生深入了解所學知識，提升合作學習能力，強化科學思維。

二、STEM教育理念對小學科學課堂教學改革的意義

（一）體現(xiàn)了信息時代的發(fā)展特征

進入信息化時代，人們所接觸到的信息發(fā)生了質(zhì)和量的變化。面對爆炸量的信息，人們需要具備更強的信息獲取與信息識別能力。在教學中，教師和學生如果僅僅從一門學科、一種途徑中獲取信息，顯然無法滿足現(xiàn)階段學生發(fā)展、教育改革以及社會進步的需求，只有將學科課程進行有機的、深度的融合，才能幫助學生改變以往單一線性的思維習慣，建立受益終身的綜合一體化思維模式，接受更廣泛、更豐富的教育，構建綜合性的知識體系。由此可見，STEM教育理念在小學科學教學中的運用，充分地體現(xiàn)出信息時代的發(fā)展特征。

（二）有助于促進學生的知識遷移

科學課在小學教學中的開展，是為了讓學生在充滿童真和好奇心的年齡段，能夠愛上科學探索，并通過教師的指導，獲得科學探究、科學創(chuàng)新和科學實踐的能力。STEM教育理念下的小學科學教學，為學生提供了更多探索的機會，帶領學生在科學探索中實現(xiàn)一個學科知識到另一個學科知識的遷移，使學生形成靈活運用各學科知識的意識，掌握有效的學習方法，進而領悟?qū)W習的真諦，發(fā)展舉一反三的能力，解決傳統(tǒng)科學教學中學生機械學習的問題［2］。

（三）突出了學生學習的主體地位

STEM教育理念下的教學活動組織，要求教師正確認識“教”與“學”的地位與角色，即教師不能“強勢”地占據(jù)課堂的主要地位，而是要認識到學生才是真正的課堂學習主體，實現(xiàn)自身從教學指揮者到學生學習引導者的轉(zhuǎn)變。只有建立在以“學”為中心的基礎上，圍繞學生“學什么—怎么學—學到什么程度”這一主線開展的教學活動，才是真正意義上的學習課堂。

（四）凸顯了應用導向的實踐特質(zhì)

在以往的科學教學中，許多教師都會遇到這樣的情況：部分學生在課堂中的學習情況很好，在考試中也能夠取得較為優(yōu)異的成績，但是在科學實踐中的表現(xiàn)卻總是不盡如人意，究其原因在于科學教學過于重視理論知識的學習，而缺乏對學生科學實踐能力的培養(yǎng)。而STEM教育理念凸顯了應用導向的實踐特質(zhì)，其主要教學目的是學科知識的實踐運用和價值發(fā)揮，因此在STEM教育理念指導下的科學教學活動，是以問題或任務為載體，學生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中，能夠不斷增強自身的應用意識，提高實踐能力。

三、基于STEM教育理念下的小學科學課堂教學優(yōu)化策略

（一）立足教材，開發(fā)綜合課程

在實際的小學科學教學中，部分教師經(jīng)常會遇到無法進行深入探討的問題，這是因為教師的教學資源有限，或者學生已經(jīng)掌握的學科知識或生活經(jīng)驗不足，阻礙了科學教學的順利開展。要想解決這一問題，教師需要做到活用教材，從其他學科中開發(fā)資源，整合課程資源［3］。STEM教育理念具有整合性的特點，而教學資源整合需要建立在以教材內(nèi)容為導向的基礎上，要求教師能夠立足于教材，開發(fā)綜合課程，找到科學教學內(nèi)容與其他學科知識之間的聯(lián)系，從而豐富科學教學資源。

如在教學四年級上冊“食物在身體里的旅行”一課前，學生已經(jīng)對人的消化器官有了初步的認識，知道了口腔、食道、胃、腸道等具備消化功能的器官，但是了解得并不深入，因此這節(jié)課的教學就是要讓學生通過一系列的科學探究，進一步了解各個消化器官的功能，明確在人的身體內(nèi)部有一整套消化食物的器官，這些器官在消化食物的同時，還能夠吸收食物中的養(yǎng)分，幫助學生建立起人體結(jié)構之間的相互依存關系。這節(jié)課的內(nèi)容與部編版三年級語文《在牛肚子里旅行》一課的內(nèi)容存在一定的聯(lián)系。《在牛肚子里旅行》講述了一只名叫紅頭的蟋蟀不小心被一頭老黃牛吃到了肚子里，它的朋友青頭通過對牛的消化系統(tǒng)的了解，幫助紅頭躲過了一次次危機，最終紅頭成功地躲過了被“消化”掉的命運。將語文課文的閱讀與科學知識的探究進行有機的融合，可以豐富教學資源，讓學生對人體內(nèi)部的消化系統(tǒng)產(chǎn)生更為強烈的探究欲望。此外，在“食物在身體里的旅行”一課中，學生還需要了解食物被消化吸收的知識點，因此教師可以結(jié)合數(shù)學學科中的分數(shù)等知識點，讓學生在了解食物被消化吸收的基礎上，進一步探索食物具體被消化吸收了多少的問題。

（二）結(jié)合學情，創(chuàng)設教學情境

STEM教育理念主張教學活動的開展要立足于學情，考慮到學生的學習特點與學習發(fā)展需求，因此，科學教師應充分了解小學生的學習特點與興趣愛好，實施符合學情的教學方式，從而促使小學生在科學課中快速地進入學習狀態(tài)［4］。通過對小學生的學習狀況分析，可以發(fā)現(xiàn)處于這一發(fā)展階段的學生普遍愛玩、好奇心強，而且注意力集中的時間有限，在科學課學習中更容易受感性思維支配。因此，要想激活小學生的學習動機，教師就需要創(chuàng)設趣味性較強的科學情境，營造輕松的學習氛圍，提升科學課的吸引力，為科學課的教學效果提升做好鋪墊。

如在四年級上冊“聲音的高與低”一課的教學中，學生需要能夠根據(jù)聲音強弱、高低的特點，認識到物體振動的幅度大小是影響聲音強弱的關鍵因素，并且在有關物體振動幅度的實驗活動中，發(fā)現(xiàn)聲音的高低現(xiàn)象的本質(zhì)，從而了解聲音高低與振動快慢的關系。為此，教師可以先為學生展示這節(jié)課需要用到的實驗器材，如鋼片琴、玻璃、木棒、鐵碗、吉他等。在課堂導入環(huán)節(jié)，教師可以選擇一名學生，讓他利用鋼片琴彈奏《小星星》這首歌，在歌曲彈奏完成之后，教師可以提出問題：“為什么同樣材質(zhì)的鋼片，能夠發(fā)出聲音高低不同的曲調(diào)？”當學生給出“因為鋼片的長短不一樣”的答案時，教師繼續(xù)提問：“那么，是鋼片長的聲音高，還是鋼片短的聲音高呢？玻璃、木棒、鐵碗等其他材質(zhì)的材料，是否也具備這樣的特點？”由問題引發(fā)學生的思考，激發(fā)學生的探究欲望。

（三）鏈接生活，課內(nèi)課外結(jié)合

科學知識源于生活，掌握科學知識與科學規(guī)律是為了服務生活，STEM教育理念提倡各學科教學應與生活進行有效的結(jié)合。小學科學教學中涉及生命科學、地球與環(huán)境等方面的科學知識，學生若只是從書本中了解這些知識，不利于自身綜合實踐運用能力的提升，因此，教師需要將科學課與生活結(jié)合起來，實現(xiàn)課內(nèi)與課外的有機結(jié)合。

如在六年級上冊“不簡單的杠桿”一課的教學中，部分學生無法將杠桿原理與生活聯(lián)系在一起。在STEM教育理念的指導下，教師可以從生活中取材，讓學生了解到生活中的許多現(xiàn)象都是杠桿原理的應用，如筷子、扳手的使用等，也可以鼓勵學生用所學的杠桿原理去解釋生活中的一些常見現(xiàn)象，甚至可以根據(jù)杠桿原理設計物品。與生活鏈接的小學科學教學，能讓學生接觸到與生活密切相關的科學知識，通過一系列的生活化科學活動探索，幫助學生掌握科學課中的基本知識，使學生認識到科學知識來源于生活，作為一名學生，應將科學探究的視野放得更加寬闊與長遠，不能局限于課本、課堂，應該主動地挖掘生活中的科學，學會用科學知識解釋生活現(xiàn)象，用科學知識服務生活，如此不僅實現(xiàn)了課內(nèi)知識與課外知識的結(jié)合，也有助于實現(xiàn)理論與實踐的融合。

（四）發(fā)展能力，開展實驗活動

小學生對于新鮮的事物具有較強的好奇心，但是在科學的探索中往往因為自身的邏輯思維能力不強或思維方式不成熟，難以建立完整的科學知識體系，影響了科學實驗探究、科學現(xiàn)象分析與總結(jié)能力的發(fā)展。為了更好地優(yōu)化科學課堂教學，促進小學生的科學素養(yǎng)提升，教師需要讓學生以小組為單位開展科學實驗活動，感受并發(fā)揮集體智慧的作用，踐行STEM教育理念在科學教學中的應用［5］。

如在四年級下冊“比較不同的土壤”一課的教學中，學生需要在科學探究中掌握不同土壤的特點，結(jié)合土壤的特點進行土壤種類的辨別。對此，教師可以將學生分成幾個學習小組，讓各個小組親自體驗土壤特點與種類探究的實驗全過程。首先，學習小組選擇土壤樣品，并對樣品進行編號；接著，學生用肉眼觀察不同編號的土壤有什么區(qū)別，再用放大鏡觀察不同編號土壤的顆粒大小；最后，學生用手觸摸、揉捏土壤，感受每一種土壤的粗糙程度，還可以向土壤中加入適量的水，通過團揉的方式，比較不同土壤的黏性大小。實驗是小學生較為感興趣的學習方式，在實驗中學生有了動手實踐的機會，有了活動互動的平臺，小組成員共同觀察實驗、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析與總結(jié)實驗結(jié)果，可以提升學生的科學實驗探究能力。又如，在五年級下冊“溫度與水的變化”一課的教學中，學生需要認識到物體的形態(tài)分為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種，掌握溫度與水的變化規(guī)律，并利用熱學知識解決生活中的問題，掌握物體溫度變化的規(guī)律以及溫度測量的方法。對此，教師可以要求學生以小組為單位，利用燒杯、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計、護目鏡等實驗器材，完成實驗探究任務，并在實驗中記錄水加熱時的變化現(xiàn)象，總結(jié)出水的形態(tài)變化與溫度之間存在的關系，以及水的沸騰與哪些因素有關等，由此促使學生的科學素養(yǎng)形成。

結(jié)語

總之，STEM教育理念是一種新型的、科學的教育觀，將其運用于小學科學教學中，符合新課改的主張，能夠促進科學課教學質(zhì)量的提升。因此，教師應深入研究STEM教育理念的內(nèi)涵與特征，找到STEM教育理念與科學課教學的融合方法，最大限度地發(fā)揮STEM教育理念的教學價值，優(yōu)化科學課教學模式，促進小學生的科學認知水平與科學素養(yǎng)的提升，推動小學科學課堂教學的改革與創(chuàng)新。

【參考文獻】

［1］左文飛.STEM教育的本土化實施：基于小學科學教材開發(fā)延伸型STEM項目［J］.基礎教育課程，2021（11）：39-44.

［2］郭姣，張雅嫻.STEM教育視角下融合地區(qū)特色的小學科學案例設計：以“牛奶大變身”為例［J］.呼倫貝爾學院學報，2021，29（3）：40-45.

［3］李雪.STEM教育理念下小學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)模式的構建與應用研究［J］.教育與裝備研究，2022，38（1）：6-9.

［4］何志斌.基于STEM教育理念下的小學科學教學思考［J］.理科愛好者（教育教學），2022（2）：243-245.

［5］朱燕.基于STEM教育理念視角下的小學科學教學實踐活動［J］.科幻畫報，2022（10）：158-159.