STEM教育理念下小學科學教學策略探究

摘要：隨著科技的迅猛發展，STEM教育理念應運而生，并逐漸成為教育改革的主要趨勢。將STEM教育理念融入小學科學教學，不僅是順應學生成長的天性，更是成為培養未來創新領袖的必由之路。通過STEM教育，學生能夠在動手做、動腦想的過程中，自然而然地跨越學科界限，將抽象概念具體化，將理論知識實踐化，從而構建起全面而堅實的科學素養基礎。文章闡述STEM教育理念的內涵及特征，分析STEM教育理念的應用原則，探討STEM教育理念下小學科學的教學策略，旨在提升學生的科學素養，激發其創新思維與問題解決能力，為他們的終身學習與發展奠定堅實基礎。

關鍵詞：小學；STEM教育理念；科學；教學質量；教學策略；核心素養

中圖分類號：G623.6文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2024）22-0085-04

隨著我國教育理念的不斷更新，眾多富有成效的教育理念被引入到小學科學教學中。其中，STEM教育理念尤為突出，它倡導將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四個領域的知識有機融合，形成一種全新的教育模式。在小學階段，學生的思維正處于快速發展期，他們對于世界充滿好奇心，喜歡動手操作和探究未知[1]。因此，在STEM教育理念下，小學科學教學應注重創新與實踐的結合，充分利用學生這一階段對世界的好奇心和探索欲，鼓勵學生動手操作，大膽嘗試，以全面培養學生的科學素養、實踐能力和創新精神。

一、STEM教育理念的概念及特征

1.STEM教育理念的概念

STEM教育理念最早起源于美國，并在教育政策中推廣，以提升國家的競爭力。隨后，STEM教育理念迅速在全球范圍內得到認可和推廣，歐洲、亞洲的許多國家也開始重視并實施STEM教育[2]。在中國，盡管STEM教育的起步相對較晚，但隨著國家對科技創新和人才培養的日益重視，STEM教育逐漸受到廣泛的關注。

STEM教育理念是一種綜合性的教育模式，它融合科學、技術、工程和數學四個核心學科領域的知識和方法。該理念的核心在于強調跨學科的整合與應用，旨在通過綜合不同學科的內容，培養學生的創新思維、解決問題的能力以及團隊合作精神，從而為他們未來的學術和職業生涯打下堅實基礎。

2.STEM教育理念的特征

（1）跨學科整合。STEM教育理念的顯著特征是跨學科整合。這能打破傳統教育中各學科之間的壁壘，強調科學、技術、工程和數學四個核心學科之間的相互聯系和依賴。在STEM教育中，學生不再局限于單一學科的學習，而是被鼓勵綜合運用多學科的知識和方法來解決問題，這種跨學科的整合不僅體現在教學內容上，還體現在教學方式上。STEM教育倡導項目式學習、探究式學習等教學方法，這些方法往往涉及多個學科領域的知識和技能，要求學生在完成項目或解決問題的過程中，實現學科間的有機整合。例如，一個關于可再生能源的項目，可能會涉及物理學、化學、生物學、數學等多個學科，學生在完成項目的過程中，需要綜合運用這些學科的知識和技能，從而實現學科間的有機整合[3]。這種跨學科整合使學生能夠從更廣闊的視角理解概念，培養他們綜合運用多學科知識解決問題的能力，從而更好地適應現實世界復雜問題的解決過程。

（2）重視實踐和創新。STEM教育理念的核心特征是對實踐和創新的重視。與傳統的以理論為中心的教育模式不同，STEM教育鼓勵學生通過實際操作、實驗和項目來學習科學技術知識，這種以實踐為基礎的學習方式能夠幫助學生將抽象概念具體化，加深對知識的理解和記憶[4]。同時，實踐性學習是創新思維培養的重要途徑。在動手操作和實驗過程中，學生不僅能夠運用科學知識解決實際問題，還能夠通過嘗試和錯誤，發現新的問題和解決方案。這種探索過程能夠激發學生的好奇心和創造力，為他們提供創新思維發展空間。STEM教育鼓勵學生在科學技術領域、工程設計和數學建模等方面發揮創意，設計出新穎的解決方案或產品，從而培養創新能力和實踐能力。

（3）團隊合作與交流能力的培養。STEM教育理念的重要特征是團隊合作與交流能力的培養。在教育教學中，學生通常被鼓勵參與小組合作項目，共同解決問題或完成任務。在這個過程中，學生不僅需要運用科學、技術、工程和數學知識，還需要學會與他人溝通合作。團隊合作既是現代社會工作和生活中不可或缺的能力，也是STEM教育的重要目標之一。通過小組合作，學生可以學習如何在團隊中發揮自己的長處，如何有效地與他人溝通自己的想法，以及如何處理團隊內部的分歧和沖突，這些經驗無論是對學生未來開展學術研究，還是進入職場都具有極其重要的意義[5]。除了團隊合作，交流能力的提升也是STEM教育的一個關鍵目標。在團隊合作的過程中，學生不僅要清楚表達自己的想法和計劃，也要傾聽和理解他人的觀點，這種交流不僅是語言上的，還包括非語言的交流，如圖表、模型和其他視覺輔助工具的使用。通過團隊合作和交流，STEM教育能夠幫助學生掌握社交技能，并培養學生的領導能力。

二、STEM教育理念的應用原則

1.學生主體性原則

STEM教育理念的應用，強調以學生為中心的教育原則，在教育過程中，教師應始終圍繞學生的需求、興趣和學習風格，進行教學活動的設計，讓學生成為學習的主體[6]。這意味著，教師不再是傳統意義上的知識傳授者，而是轉變為學生的引導者和協助者，他們需要提供必要的知識和資源，幫助學生自主探索和學習，鼓勵學生通過實際操作、討論和反思，自主構建知識體系。學生主體性原則的應用，有助于激發學生的學習動機和潛能，培養他們的個性化學習和創造力，從而實現學生全面發展。

2.情境學習原則

STEM教育理念的應用要遵循情境學習原則。這一原則認為，知識的獲取和應用是與特定的社會文化背景和實踐活動緊密相關的。因此，在STEM教育中，學習內容不再是孤立的知識點，而是與現實社會的問題和情境相聯系的。通過模擬真實事件的情境或者直接讓學生參與到實際問題的解決中，學生能夠深刻理解知識的應用價值，增強學習的實踐意義。情境學習原則支持學生在真實的或模擬的環境中使用跨學科知識，培養他們的問題解決能力以及批判性思維。

3.持續優化原則

STEM教育理念的應用，強調持續反思與改進的原則，這一原則要求教育實踐應當是一個動態的、迭代的過程。在這個過程中，教師要定期評估學生的學習進度和理解程度，反思教學方法和材料的有效性，并根據反饋進行適時的調整。同時，學生要對學習過程和成果進行反思，找準提升空間，實現自我超越。持續優化原則可以促進教育實踐的適應性和靈活性，不斷提高教學質量和學習效果，推動STEM教育的持續發展。

三、STEM教育理念下小學科學的教學策略

1.創設情境，激發學生探究興趣

STEM教育理念強調將科學、技術、工程和數學等領域的知識與實際情境結合，培養學生的綜合素養和創新能力。對于小學科學教學而言，創設真實、有趣的情境至關重要。一個精心設計的情境不僅能牢牢吸引學生的注意力，更能有效激發他們的好奇心與探究欲望，促使他們主動參與到科學學習的過程中[7]。

例如，在教學“植物是活的嗎”一課時，教師可以創設一個生動的探究情境，以此激發學生探究興趣。課前，教師可以準備一些常見的植物，如小草、花朵等，并將它們擺放在教室的角落，營造出一種讓學生身臨其境的氛圍。課上，教師可以引導學生觀察這些植物，提出問題：你們覺得這些植物是活的嗎？為什么？通過這樣的問題，激發學生的思考與討論。在教學過程中，教師可以設計一系列小實驗，如讓學生親手觸摸植物的葉片，感受它們的柔軟與濕潤；引導學生觀察植物在陽光下的變化，了解植物的光合作用等，這些實踐活動可以讓學生更加深入地了解植物的生長過程，增強他們的觀察與探究能力。通過這樣的情境創設，學生不僅能夠感受到科學的魅力，還能在實踐中學習和掌握科學知識，激發科學探究興趣。

2.小組合作，促進學生協作與交流

在STEM教育理念下，合作學習是小學科學教學中不可或缺的一種教學方式。這種方式不僅有助于培養學生的團隊合作精神和集體榮譽感，更能促進他們之間的信息交流與y9na88iT4qEmNlnlz/Dllg==思維碰撞，從而點燃創新的火花。在教師的引導下，學生可以根據自己的興趣和能力在小組內承擔不同的角色和任務[8]。通過共同討論、協作探究、共同解決問題，學生可在互動中學會如何更有效地與他人溝通、如何傾聽和尊重他人的意見，這些都是未來成功所必需的重要技能。

例如，在教學“磁鐵怎樣吸引物體”一課時，教師可以設計一個小組合作探究活動。教師可將學生分為若干小組，并為每個小組提供磁鐵、鐵釘、紙片、塑料等物品，然后讓學生探究磁鐵能夠吸引哪些物體，不能吸引哪些物體，并記錄下他們的發現。在探究過程中，小組成員可以分工合作：有的負責操作實驗，有的負責記錄數據，有的負責總結發言。通過這樣的小組合作，學生不僅能夠更加深入地了解磁鐵的性質，還能在實踐中鍛煉團隊協作能力和科學探究能力。

3.問題導學，引導學生主動探究

問題導學是一種強調通過提出具有針對性的問題，來促進學生思考、積極探究的教學方法，旨在培養學生的科學思維能力和問題解決能力。在這一教學模式中，教師扮演著引導者和啟發者的角色，需要根據教學內容和學生的實際情況，精心設計一系列既具有啟發性又具有探究性的問題，充分激發學生的好奇心和求知欲，引導他們深入思考、積極探索。同時，教師要注重問題的層次性和遞進性，使學生在解決問題的過程中，能夠逐步深化對知識的理解與掌握。

例如，在教學“陽光下物體的影子”一課時，教師可以采用問題導學法，引導學生主動探究。首先，教師可以提出一些啟發性問題：你們注意過陽光下的影子嗎？它們有什么特點？這些問題可以引發學生的思考與討論，讓他們回憶并分享觀察經驗。然后，教師可以進一步提出探究性問題：影子的形成需要什么條件？為什么影子會隨著光源的移動而改變方向？這些問題可以引導學生深入思考影子的形成原理和影響因素。在探究過程中，教師可以鼓勵學生動手實驗、觀察記錄，并引導他們通過討論和交流得出結論。通過這樣的問題導學，學生不僅可以更加主動地參與到科學探究活動中，也能很好地鍛煉學生思維能力和問題解決能力。

4.項目驅動，培養學生實踐能力

在STEM教育理念下，項目驅動教學是培養學生實踐能力的重要手段。這種教學策略鼓勵學生通過參與具體的項目任務，運用所學科學知識解決實際問題，從而鍛煉他們的動手能力和創新思維。項目驅動教學強調學生的主動性和創造性，在項目設計與實施過程中，教師應充分考慮學生的年齡特點和認知水平，確保項目任務既具有挑戰性又具有可操作性。通過項目的完成，學生不僅能夠加深對科學知識的理解，還能夠提升實踐技能，培養解決問題的能力。

例如，在教學“聲音是怎樣傳播的”一課時，教師可以設計一個名為“聲音的傳播探秘”項目任務，該項目要求學生通過觀察和實驗探究聲音在不同介質中的傳播特點。教師可以為學生提供必要的實驗器材和材料，如音叉、水、空氣球等，并引導學生設計實驗方案，記錄實驗數據，分析實驗結果。在項目實施過程中，學生需要充分發揮團隊合作精神，共同討論解決問題，同時提交一份項目報告，總結自己的發現和體會。通過這樣的項目驅動教學，學生能夠在實踐中學習和掌握科學知識，提升實踐能力和創新思維。

5.整合資源，優化科學教學環境

豐富的教育資源和良好的教學環境，能夠為學生提供更廣闊的探究空間和實踐機會，激發他們的學習興趣。為了優化科學教學環境，教師應積極整合各類教學資源，這包括利用網絡平臺獲取豐富的教學素材和實驗案例，利用實驗室器材開展實踐探究活動以及利用社區資源組織校外科學實踐活動等。同時，教師應注重教學環境的創設與改善，確保實驗室設備完善、安全、可靠，為學生提供舒適寬敞的學習空間。

例如，在教學“不簡單的杠桿”一課時，教師可以利用網絡平臺搜索并篩選關于杠桿原理的豐富資料和實驗案例，如視頻教程、互動模擬實驗等，為課堂教學提供多樣化的素材，幫助學生從多個角度理解杠桿的工作原理。然后，教師可以組織學生前往實驗室，利用實驗室的器材開展實踐探究活動。通過親手操作杠桿，學生可以直觀地感受到杠桿的平衡原理，觀察不同條件下杠桿的變化，從而加深對理論知識的理解。此外，教師可以積極聯系區域資源，如當地的工廠、建筑工地或科技館等，組織學生參觀并觀察杠桿在實際生產和生活中的應用，這種校外科學實踐活動可以讓學生將課堂上學到的知識與實際應用相結合，進一步提高實踐能力。通過這樣的資源整合，學生能夠在更加豐富多彩的教學環境中，學習科學知識，提升實踐能力和創新思維。

6.跨學科融合，拓寬科學視野

在STEM教育理念下，跨學科融合已成為小學科學教育的一大重要趨勢。跨學科融合強調科學、技術、工程和數學等領域的相互滲透和相互促進。通過跨學科融合，可以幫助學生建立更加全面、系統的科學認知體系，提升他們的綜合素養。在小學科學教學中，教師應積極嘗試結合其他學科的知識，設計綜合性的教學活動，讓學生在實踐中體驗不同學科之間的聯系和應用。通過融合不同學科的知識和方法，學生不僅能夠拓展科學視野，還能夠培養綜合思維能力和解決問題的能力。

例如，在教學“能量從哪里來”一課時，教師可以結合物理學、化學、生物學乃至地理學等多個學科的知識，設計綜合性的教學活動。如教師可以組織學生開展風車實驗，讓他們進一步觀察風能轉化為機械能的過程；教師可以引導學生進行燃燒實驗，讓學生近距離觀察化學能轉化為熱能和光能的過程。通過這樣的跨學科教學，學生不僅能夠全面了解能量的來源、轉換與應用，還能在探究科學奧秘的過程中不斷成長。

四、結語

綜上所述，在STEM教育理念的引領下，小學科學教學策略的探究顯得尤為重要。為了推動STEM教育理念與小學科學教學的有效融合，教師要創設情境、激發學生探究興趣，通過小組合作、促進學生協作與交流，運用問題導學、引導學生主動探究，運用項目驅動、培養學生實踐能力，整合資源、優化科學教學環境，實現跨學科融合、拓寬學生科學視野，旨在為培養具備科學素養和創新精神的新時代人才貢獻力量。

參考文獻：

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[2]達佳敏.基于工程思維的小學科學FCRCTP教學模型建構———以“我們的過山車”為例[J].甘肅教育.2023（11）：104-108.

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[8]余雪菲.小學科學教學中課程資源開發與利用實踐策略探究[J].甘肅教育研究，2023（11）：99-101.

Exploration of Science Teaching Strategies in Primary Schools under the STEM Education Concept

Li Shoudong

（Gansu Province Minqin County Nanguan Primary School， Minqin 733399， China）

Abstract： With the rapid development of technology， the STEM education concept has emerged and gradually become the main trend of education reform. Integrating STEM education concepts into primary school science teaching is not only in line with the natural growth of students， but also a necessary path to cultivate future innovative leaders. Through STEM education， students can naturally cross disciplinary boundaries， concretize abstract concepts， and apply theoretical knowledge through hands-on and brainstorming processes， thus building a comprehensive and solid foundation of scientific literacy. The article elaborates on the connotation and characteristics of STEM education philosophy， analyzes the application principles of STEM education philosophy， explores the teaching strategies of primary school science under STEM education philosophy， aiming to enhance students’ scientific literacy， stimulate their innovative thinking and problem-solving abilities， and lay a solid foundation for their lifelong learning and development.

Key words： primaryschool； STEMeducationalphilosophy；science； teachingquality； teachingstrategies； corecompetencies