STEAM教育理念下小學生科學素養培養研究

王薇 / 西華師范大學教育學院，從事教育學原理研究（南充 637000）

【摘 要】STEAM教育為小學生科學素養培育提供了更豐富的內涵和表現形式、更深入的價值導向、更有效的實踐指引。將STEAM教育理念融入科學教育，要注重培養具有STEAM素養的高質量教師隊伍、運用STEAM項目式學習助力科學課堂、融合跨學科學習優化科學教學、開展課外科技活動鞏固學生學習興趣、融入人文藝術教育涵養科學情懷。

【關鍵詞】STEAM教育 小學生 科學教育 科學素養

【中圖分類號】G613" 【文獻標識碼】A" 【文章編號】1002-3275（2024）08-55-03

基礎教育階段是孵化學生科學精神、創新素養的關鍵階段，進一步加強中小學科學教育，既有緊迫性，也有前瞻性。而STEAM教育促使教育回歸自然生活，旨在培養學習者的科學素養和創新思維。在STEAM教育理念的視角下，如何推進小學科學教育進程、培育學生的科學素養，是當下面臨的一項重要課題。鑒于此，本文立足于STEAM教育視域，結合當前小學生科學素養現狀，挖掘STEAM教育在小學科學素養培育中的獨特價值，并據此提出提升小學生科學素養的有效路徑，以期促進學生創新思維和實踐能力的發展。

一、STEAM教育理念的內涵

STEAM教育理念是由Science、Technology、Engineering、Arts、Mathematics，即科學、技術、工程、藝術、數學多學科知識構成的一種跨學科融合的綜合性教育理念。最初的STEAM教育只包括四門學科（即STEM教育），在時代的發展和社會對人才需求的更新下，藝術（Arts）被納入該框架，為STEAM教育增添了人文色彩，也為學科融合提供了更廣闊的視角。2017年，《中國STEM教育白皮書》指出，STEM教育應納入國家創新型人才培養戰略，它是一場國家終身學習活動，是跨學科、跨學段的連貫課程群，是面向所有學生培養綜合素質的載體，是全社會共同參與的教育創新實踐。［1］STEAM教育著眼現實世界的真實問題，采用以項目為中心的學習形式，注重培養學生的科學態度和深入探究能力，強調開放性、多樣性，鼓勵學生共同參與、團隊合作，用工程思維解決問題，培養學生的創造性思維。

二、小學生科學素養培養存在的問題

小學科學課程是學生科學素養培養的主陣地，當前雖然有些小學生的科學知識掌握較好，但是科學探究能力薄弱，尤其在面對困難問題時，科學態度亟待加強，出現這個問題主要有兩個方面的原因。一是在教師資源上，一些小學科學師資力量薄弱、教師專業素養不高，還有一些學校的科學教師在年齡結構、學歷結構、工作任務等方面配置不合理，進一步影響科學教學方法，忽略對學生科學情感的培養。二是在課程資源上，部分學校實驗設備不足，課內不重視科學實驗和學習體驗，課外缺少科學探究活動，學生實踐機會較少。針對當前小學生科學素養的現狀，STEAM教育理念助力下的科學素養研究更具綜合性、引領性，可為培養學生科學素養指引方向。

三、STEAM教育理念對于小學生科學素養培養的意義

（一）STEAM教育為小學生科學素養培養提供更豐富的內涵和表現形式

STEAM教育覆蓋科學、技術、工程、藝術、數學多個學科知識，且以跨學科為核心特征，在教學過程中注重運用情境化教學模式，使抽象的科學知識形象化、具體化，藝術教育的融入體現了STEAM課程的人文關懷。同時，STEAM項目式學習強調以學生為主體，發揮教師引導者的作用，培養學生的團隊合作能力、圍繞主題項目逐步深入探索的能力、勇于克服困難的科學意志力。在將STEAM教育融入小學科學素養培育時，可以采用技術手段、融合新元素，通過STEAM科學課程、STEAM游戲化教學、人工智能、情景模擬、科學工程與實踐等豐富的表現形式，生動形象地展現科學世界的魅力，創新科學素養培育方式，讓學生獲得沉浸式的體驗。

（二）STEAM教育為小學生科學素養培養提供更深入的價值導向

在STEM教育的基礎上，亞克門教授提出將藝術（Arts）融入其中，這里的Arts不局限于藝術，它包括人文社會科學各方面的知識，增加了STEAM教育的趣味性，以提高學生的審美情趣，實現對學生人文底蘊的培養。在個人價值上，增添藝術教育的STEAM教育，能幫助教師轉變偏向學科知識與技能的傳統教育理念，將人文藝術與自然科學的學習融合，有利于深化學生對自然、社會和人生的理解，形成更健全的世界觀、人生觀、價值觀。［2］在小學科學課堂中，藝術教育的直接或間接展現有助于學生了解知識背后的文化，拓寬學生視野，給學生帶來深刻的體驗感，增添科學的魅力。在社會價值上，融入藝術教育的STEAM教育強調將學生的內在探究精神與社會實踐精神結合，培養學生的社會責任感［3］，有利于實現人才的全面培養，提升學生的核心素養，提高人才培養質量，為祖國培養有家國情懷的社會棟梁，以服務社會發展，加快建設教育強國。

（三）STEAM教育為小學生科學素養培養提供更有效的實踐指引

STEAM教育的實踐探索主要包括課程構建與開發、教學模式與教學設計探討、跨學科學習三個方面［4］，實踐范圍廣且覆蓋面大。小學的STEAM教育以課程建設為中心，以課外活動為延伸，設計學科教學活動框架。STEAM教育的核心特征是跨學科，同時在探討學習本質的實踐路徑上有所創新，例如基于工作坊的STEAM學習、STEAM深度學習等。STEAM教育的發展離不開人工智能，同時人工智能為科學教育提供了更加多樣的專業器材。在小學科學課堂上，教師設計有效的STEAM教學活動方案，引導學生開展實踐活動，對學生創新思維的培養有著重要意義。

四、STEAM教育理念下小學生科學素養的培養路徑

（一）培養具有STEAM素養的高質量教師隊伍

相對于其他學科而言，小學科學教師隊伍專職率較低，且缺乏系統的科學教育培訓，學校對科學課的重視度也相對較低。STEAM教育對科學教師提出了更高的要求，專業性、創新性是促進STEAM教育質量提升的關鍵。對此，首先小學科學教師要摒棄科學教育只重視科學知識傳授的陳舊觀念，同時要拓寬視野，認識到科學素養的深刻內涵及其對學生其他學科知識學習的促進作用，并有意識地將科學理論與日常實踐相結合，打通抽象知識與現實世界的壁壘。其次，學校要構建高效的數字化教研共同體，重構學校STEAM教學資源，建立遠程教研系統，打破時空限制，提升教師學科素養。教研組要帶領科學教師研究教材、研磨課程，學習優秀的教學方案，組織他們相互切磋科學實驗技能，參加專業培訓，從而提升組內教師的專業性。［5］最后，STEAM教育注重教育技術的應用，教師要充分利用社會資源，借助網絡智慧教育平臺學習優秀的科學教學案例，了解更多“STEAM+科學教育”的實驗思想和學習工具，將小學科學課堂與STEAM、智慧教育相結合，提升數字素養。

（二）運用STEAM項目式學習助力科學課堂

STEAM項目式學習是助力學生進行深度學習的一種有效的實踐模式，與其他單一的學習活動相比，項目式學習基于真實問題，學生需要經歷選擇、設計、決策、執行、交流、反思等過程，這對于學生激發學習動機、增加學習參與感、運用知識技能、獲得學習成就感有著重要意義。在科學課堂中，首先教師和學生共同選定探究項目，其次教師輔助學生根據項目主題制訂具體合適的目標，再次由學生搜索資料，設計活動流程，開展實驗活動并在課堂上進行成果展示，最后由教師和學生共同對項目進行科學評價。考慮到小學生的階段特性，教師選定的項目要難易適中，具有可行性。在制訂項目實施計劃時，可為低年級學生提供完整的實施流程和多種探究思路，可給予高年級學生更多自主學習空間，允許他們自行設計流程、自由組建團隊。STEAM項目式學習讓學生帶著明確的任務，提出問題并解決問題，能夠有效培養學生獨立思考能力和合作探究能力，對發展學生高級認知思維和進行深度學習大有裨益。

（三）融合跨學科學習優化科學教學

STEAM教育的核心特征是跨學科，它能構建多種思維模式，發展學生的批判性思維。在小學科學教學過程中，教師可以運用信息科技手段，將課程內容與仿真情境相結合，提升學生的科學感知力和體驗感。在跨學科教學設計中，科學課程教研組可以探討融合語文、數學、英語、信息科技、音樂、體育等多種學科要素的課程內容和課后作業，從科學、技術、工程、藝術、數學領域整合教育教學資源，制訂多元化教學策略，拓展多樣的作業形式，善于利用生活中直觀的實物教具，輔助學生抽象思維的訓練，培養學生對知識的綜合運用能力。在教學評價方面，堅持過程性評價和遵循多元化評價原則。切勿因為科學活動結果不理想，而全盤否定學生在科學活動中的價值，教師要以動態發展的眼光，關注學生思維成長，注重過程性評價。同時不能按照單一標準對科學教育效果進行終結性評價，要采用多元化視角設立合理的多元評價標準，邀請其他教師、同學、家長共同參與評價，營造自由的學習氛圍，激發學生的積極性和創造性。

（四）開展課外科技活動鞏固學生學習興趣

STEAM教育強調培養學生的工程思維，課外科技活動為學生提供了相應的學習和鍛煉平臺，通過讓學生系統地整合各學科知識，不斷改進和優化科技產品，最終創造出符合目標要求的、有創意的科學作品。在科技活動中，要重視產品設計思維，避免天馬行空、不切實際的方案，引導學生發展以解決實際問題為導向的設計思維，同時要考慮產品的環境性能、養護維修、改進優化等多個方面。在活動前期準備中，培養學生收集、整理、歸納信息的能力，引導他們思考所有方案的優缺點，選出最佳方案。還要引導學生正確選擇和使用工具，了解各種工具屬性，通過組合、改裝工具，打破思維定式，探索工具價值。在進行科技成果展示時，可借助技術手段展示多維立體的產品。教師要在科技作品制作過程中為學生提供及時的反饋和評價，為學生提供腳手架，如當學生遇到困難時與他們共同探討解決方法，給予支持，防止學生半途而廢。通過開展課外科技活動，可充分調動學生的學習積極性，在設計科技產品過程中培養學生的科學素養，鍛煉學生的實踐創新能力，培養學生的工程思維。

（五）融入人文藝術教育涵養科學情懷

一些抽象、理性的科學知識對于小學生而言是難以理解的。藝術能豐富個體對世界的理解，提升學生對科學世界的具身感知能力，用感性認知來推動理性認知。在科學課堂中，教師可以組織科學閱讀分享活動，圍繞科學家生平及科學成就探討科學精神，舉行主題演講比賽，還可以為學生播放科幻電影、科學紀錄片等。科學教師要緊跟社會時事，及時為學生介紹當前重大科學新聞和熱門科技產品的情況，在有條件的情況下，可每個學期組織學生參觀博物館、科技館，開闊學生視野，通過多種感官調動學生對科學世界的感知，增強學生的科學想象力。將美術、音樂、體育、信息科技等課程要素與科學教育相結合，能夠豐富教學內容，發揮藝術教育的情感渲染功能，并鼓勵學生將情感融入科學作品和科學活動中，引導學生結合自身興趣發揮特長，在實踐中領會人文與自然科學的魅力，在這個過程中提升審美情趣和學習自信，涵養科學情懷。

STEAM教育理念下的小學科學教育，從科學師資、科學課堂、教學方法到科學興趣、科學情懷，從外部配置到內部情感意志的涵養，通過感性與理性的交融，為小學生科學素養培養提供了具體的方法，助力STEAM教育與科學教育的高度融合，為小學科學教育提供了路徑參考。

【參考文獻】

［1］中國教育科學研究院.中國STEM教育白皮書［R/OL］.（2017-06-17）[2024-2-20].http：//www.ckjy.org/wp-content/uploads/2017/09/STEM%E6%95%99%E8%82%B2%E7%99%BD%E7%9A%AE%E4%B9%A6.pdf.

［2］齊物．美育、藝術與STEAM教育理念［J］．教育科學研究，2022（2）：1.

［3］趙心瑜．基于STEAM理念的高中美術課程開發研究：以天水古民居為例［D］．天水：天水師范學院，2022：4.

［4］宋乃慶，劉燕玉，高鑫．我國STEAM教育的研究現狀與發展路向：基于文本聚類的文獻計量分析［J］．中國教育科學（中英文），2022，5（4）：137-147.

［5］王曉生．小學科學教師隊伍建設：價值使命、現實羈絆與實踐路徑［J］．中國教育學刊，2023（6）：91-95.