重視STEM教育開(kāi)發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)

〔摘" "要〕" STEM教育與小學(xué)階段的教學(xué)結(jié)合是目前學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)研究話題，也為小學(xué)科學(xué)的教學(xué)改革提供了新的指南。關(guān)注STEM教育，開(kāi)發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)，可顯著提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，提高其科學(xué)素養(yǎng)。本文分析了開(kāi)發(fā)生活化科學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要性，并以STEM教育作為出發(fā)點(diǎn)，從開(kāi)發(fā)原則以及具體的開(kāi)發(fā)策略上提出了小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的具體開(kāi)發(fā)方式和注意事項(xiàng)。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；生活化實(shí)驗(yàn)；STEM教育；開(kāi)發(fā)

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " "〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）" 09" " 091-093

科學(xué)是小學(xué)階段的一門重點(diǎn)學(xué)科，這門學(xué)科涵蓋諸多內(nèi)容，包括物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、生命科學(xué)、技術(shù)與工程幾個(gè)領(lǐng)域。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，能夠激起學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的好奇心，對(duì)于他們的科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)都具有積極的意義。從目前來(lái)看，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)此，我們嘗試以STEM教育為出發(fā)點(diǎn)開(kāi)發(fā)生活化的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將具體的開(kāi)發(fā)方式和啟示總結(jié)匯報(bào)如下。

一、什么是STEM教育

關(guān)于STEM教育的雛形，最早是由英國(guó)學(xué)者Ziman在1980年提出，他在《科學(xué)與社會(huì)的數(shù)學(xué)》一書(shū)中提出了“STS”概念，其中，S，T，S分別代表science，technology，Society，旨在提高學(xué)生參與社會(huì)公共事務(wù)的積極性，成為能夠參與科技決策的綜合型人才。隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也受到了高度關(guān)注，于是“STS”演變成了“STEM”。STEM教育的本質(zhì)是科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)之間的有機(jī)融合，強(qiáng)調(diào)彰顯出四門學(xué)科的聯(lián)系，其目標(biāo)是為了培育具備創(chuàng)造性思維能力、可以應(yīng)用綜合能力解決實(shí)際問(wèn)題的優(yōu)秀復(fù)合型人才。STEM教育倡導(dǎo)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的深度融合，要求在教學(xué)活動(dòng)中為學(xué)生呈現(xiàn)社會(huì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，讓學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從多個(gè)切入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)、所學(xué)內(nèi)容和社會(huì)實(shí)踐之間的深度結(jié)合，形成正確的觀念，提高社會(huì)責(zé)任感。

二、開(kāi)發(fā)生活化科學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要性

（一）強(qiáng)化科學(xué)和生活之間的聯(lián)系

對(duì)于當(dāng)代小學(xué)生而言，教材上的知識(shí)是無(wú)法滿足其科學(xué)探究需求的，利用生活化實(shí)驗(yàn)，拉近了生活和實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系，能夠進(jìn)一步擴(kuò)充科學(xué)教學(xué)的知識(shí)面，加深學(xué)生的理解，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，生活變得更加精彩。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和生活之間的聯(lián)系，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)在生活中處處都有科學(xué)知識(shí)，也正是科學(xué)的發(fā)展讓生活變得方便又充滿趣味。

（二）提高科學(xué)課堂教學(xué)效果

在目前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，常常存在學(xué)生不重視、不主動(dòng)參與的問(wèn)題，整體的科學(xué)課堂氛圍也比較沉悶，學(xué)習(xí)成效不理想。生活化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)生動(dòng)趣味、貼近生活，可以讓學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)學(xué)習(xí)，愿意聽(tīng)、愿意看，樂(lè)于參與科學(xué)活動(dòng)，讓科學(xué)課堂變得充滿生機(jī)和趣味。利用各類生活化的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，也能夠讓學(xué)生從生活走向?qū)W習(xí)、從科學(xué)走入社會(huì)，對(duì)學(xué)生綜合能力的鍛煉非常有益。

（三）有利于學(xué)生的科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)

小學(xué)階段的科學(xué)教育處于啟蒙階段，旨在讓學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生初步印象，通過(guò)生活化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，使科學(xué)知識(shí)看得見(jiàn)、摸得著，不再是抽象化的概念。應(yīng)用生活化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)為學(xué)生展示科學(xué)現(xiàn)象，能夠激發(fā)他們對(duì)科學(xué)知識(shí)的喜愛(ài)和好奇，幫助學(xué)生主動(dòng)總結(jié)規(guī)律，高效地進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)。

（四）培育學(xué)生的科學(xué)能力和態(tài)度

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，人們從實(shí)驗(yàn)中觀察現(xiàn)象、分析事實(shí)、總結(jié)規(guī)律，利用生活化的實(shí)驗(yàn)來(lái)展示科學(xué)現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深度思考，那么，通過(guò)長(zhǎng)期鍛煉就能夠?yàn)樗麄冋J(rèn)識(shí)生活、認(rèn)識(shí)世界提供一種范式。在解決科學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，自然而然鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力、觀察理解能力和動(dòng)手操作能力，還讓學(xué)生能夠?qū)嵤虑笫恰⑶谟谒伎肌⒋竽戀|(zhì)疑，這種科學(xué)的能力和態(tài)度能夠讓學(xué)生受益終身。

三、關(guān)注STEM教育開(kāi)發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)策略

（一）開(kāi)發(fā)原則

1.模型化原則。模型化原則要求在開(kāi)發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠基于實(shí)物模型進(jìn)行仔細(xì)研究，真實(shí)反映出客觀物體，可以解釋科學(xué)本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律。基于模型化原則，有助于幫助學(xué)生深刻掌握所學(xué)科學(xué)內(nèi)容，使抽象的科學(xué)原理變得形象生動(dòng)、直觀具體。這種開(kāi)發(fā)方式也能夠充分挖掘?qū)W生的主觀能動(dòng)性，使之在不斷完善的過(guò)程中積累和豐富經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.生活化原則。生活化原則就是在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為每個(gè)環(huán)節(jié)賦予生活化的元素和味道，將學(xué)生在生活中所見(jiàn)、所聞的資源結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮生活化資源的教育作用。

3.仿生化原則。在人類社會(huì)中，很多工程和發(fā)明都是以大自然生物為原型，比如，飛機(jī)就是模仿鳥(niǎo)的身體和飛行特點(diǎn)發(fā)明出來(lái)的。STEM教育理念下的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)需要遵循仿生化原則，對(duì)被模仿生物進(jìn)行深度研究，建立對(duì)應(yīng)的模型，讓學(xué)生理解產(chǎn)品的制作過(guò)程和工作原理，激發(fā)學(xué)生的發(fā)明創(chuàng)造欲望，使學(xué)生產(chǎn)生熱愛(ài)自然、保護(hù)自然的意識(shí)，感受大自然的樂(lè)趣和奧妙。

4.創(chuàng)新性原則。創(chuàng)新性原則是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)小學(xué)科學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行的創(chuàng)新和再造，利用各類生活化資源開(kāi)展具有特色的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)賦予創(chuàng)新元素。具體來(lái)看，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要以STEM教育作為出發(fā)點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)生活化，融入更多的創(chuàng)新元素，使生活資源與科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)得以創(chuàng)新性地融合。

5.安全性原則。在小學(xué)階段的任何實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，都要以安全作為首要原則，即開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，都不能對(duì)學(xué)生造成傷害，盡可能減少尖銳物品的使用。在操作前，要為學(xué)生介紹安全注意事項(xiàng)，保障學(xué)生的安全。

（二）關(guān)注STEM教育開(kāi)發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)

1.提高教師的綜合素養(yǎng)。STEM教育理念下的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)對(duì)教師的各項(xiàng)能力有了更高要求，教師需對(duì)STEM教育有正確的認(rèn)識(shí)，在課前提前做好學(xué)情分析，了解學(xué)生現(xiàn)有能力，并根據(jù)STEM教育要求來(lái)科學(xué)開(kāi)發(fā)生活化的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，教師要提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。小學(xué)科學(xué)涵蓋諸多門類的知識(shí)，包括生物、化學(xué)、物理等，STEM教育理念下的小學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)教師的綜合素質(zhì)也有了更高要求。身為科學(xué)教師，要樹(shù)立不斷學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的理念，提高文化底蘊(yùn)和專業(yè)技能，既要給學(xué)生傳授知識(shí)，還要有豐富的社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要提高科學(xué)教學(xué)技能，理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠制訂明確的生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)合理的設(shè)計(jì)。

2.激發(fā)學(xué)生的參與興趣。小學(xué)生活潑好動(dòng)，對(duì)于新鮮事物有著濃厚的好奇心，但他們的注意力集中時(shí)間短，很容易受到周邊環(huán)境的影響，STEM教育理念下的生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)首先要激發(fā)學(xué)生興趣，營(yíng)造出濃郁的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性。

以《把種子播散到遠(yuǎn)處》為例，這一課的內(nèi)容是要求學(xué)生在觀察各種植物果實(shí)和種子的形態(tài)特點(diǎn)基礎(chǔ)上對(duì)蒲公英種子的傳播方式進(jìn)行研究，在教學(xué)活動(dòng)中，根據(jù)課程特點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)確定為“聯(lián)系蒲公英種子的結(jié)構(gòu)，知曉降落傘的原理和用途”。經(jīng)過(guò)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生有了興趣，且此前學(xué)生已經(jīng)掌握了剪、貼等基本的操作要領(lǐng)，了解了植物果實(shí)和種子形態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，有了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，為了激發(fā)學(xué)生的參與興趣，我先用一個(gè)謎語(yǔ)來(lái)活躍課堂氛圍：“小傘兵隨風(fēng)吹，飛到東來(lái)飛到西，降落路邊田野里，安家落戶扎根基”——打一種常見(jiàn)植物。聯(lián)系課堂所學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生很快就猜出是蒲公英，此時(shí)，引入實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)——做一個(gè)降落傘。為了進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生的興趣，我通過(guò)微課視頻介紹了各種仿生化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及其原理，讓學(xué)生了解大自然的神奇，再出示降落傘的結(jié)構(gòu)等，引導(dǎo)學(xué)生利用材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立降落傘模型。此時(shí)，學(xué)生的興趣大為增加，各個(gè)小組在團(tuán)結(jié)合作中完成了降落傘的制作。制作完畢后，組織各小組開(kāi)展降落傘比賽，要求學(xué)生用數(shù)學(xué)測(cè)量方法統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出了STEM教育中不斷改進(jìn)的思想，對(duì)學(xué)生綜合能力的鍛煉頗有益處。

3.以生活化實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容。并非所有的生活化實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生自行操作，在科學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，也可利用生活化實(shí)驗(yàn)來(lái)引發(fā)學(xué)生興趣，導(dǎo)入新課內(nèi)容。如，在講解“短路”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，在課堂上播放提前錄制好的演示實(shí)驗(yàn)：“在不小心將水倒入電線插座之后，電路出現(xiàn)了短路，電流表指針大幅偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)線溫度迅速上升。”再引入情境：“一名小朋友在父母外出時(shí)，不小心將水灑入了桌邊的插座中引發(fā)著火，火勢(shì)迅速蔓延，萬(wàn)幸的是，小朋友在消防員叔叔的拯救下成功脫困。”以這一情境引導(dǎo)學(xué)生來(lái)思考：“如果在生活中遇到這樣的情況應(yīng)怎樣解決呢？如何預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生？”這種實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入方式模擬了生活中的情境，能夠吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到短路及其危害，也強(qiáng)化了學(xué)生的安全意識(shí)，使課堂變得更加有效。

4.以生活資源促進(jìn)知識(shí)遷移。STEM教育理念下小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)主要應(yīng)用的是各類生活化材料，盡管小學(xué)生隨著年齡的增長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)也慢慢豐富，但是由于平時(shí)在生活中缺乏動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，他們的生活經(jīng)驗(yàn)依然比較缺乏，無(wú)法靈活應(yīng)用知識(shí)。因此，在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案之后，教師要對(duì)學(xué)生予以系統(tǒng)化的指導(dǎo)。一方面，要引導(dǎo)學(xué)生抓住問(wèn)題的關(guān)鍵，在STEM教育理念下的實(shí)驗(yàn)中會(huì)涉及各種變量，但學(xué)生對(duì)變量的概念沒(méi)有深入理解，這就導(dǎo)致部分學(xué)生不能很好地利用概念來(lái)分析變量。此時(shí)，教師要對(duì)學(xué)生予以科學(xué)指導(dǎo)，帶領(lǐng)他們分析事物之間的聯(lián)系，讓他們具備變量控制意識(shí)。

在實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有支撐的情況下，西瓜皮拱橋一直無(wú)法拼接成功，不斷地在打滑，但是在增加拱足之后，就能夠維持拱橋的形態(tài)，即便在上面放置重物，拱橋也不會(huì)塌。在這一實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自行來(lái)控制變量，并且西瓜皮以及支撐物都是生活中非常易得的材料，在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)觀察、操作、演示來(lái)進(jìn)行探究，很好地實(shí)現(xiàn)了知識(shí)內(nèi)化。

5.在實(shí)驗(yàn)探究中體會(huì)成功樂(lè)趣。基于STEM教育理念下的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)，還需要強(qiáng)化科學(xué)、技術(shù)、工程之間的聯(lián)系，在激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究興趣的同時(shí)使之了解科學(xué)的發(fā)展歷程，能夠如同科學(xué)家一樣來(lái)不斷地體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，直至從中體會(huì)到成功的樂(lè)趣。生活化實(shí)驗(yàn)不是讓學(xué)生單一完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，而是應(yīng)從中收獲探究精神，具備環(huán)保意識(shí)，具備終身學(xué)習(xí)的能力。

如，在學(xué)習(xí)了“浮力”內(nèi)容之后，可組織學(xué)生參與生活化實(shí)驗(yàn)——制造小船。考慮目前市面上所售的橡皮泥在放入水中之后都會(huì)溶解，對(duì)此，引導(dǎo)學(xué)生用生活中常見(jiàn)的材料——棉線、吸管等來(lái)自制小船，并分析影響小船承載力的因素，以對(duì)浮力的規(guī)律有初步了解。在這一實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，學(xué)生需要小組合作來(lái)完成小船模型制作。首先確定船身吸管長(zhǎng)度，小組之間交流意見(jiàn)，所選的吸管長(zhǎng)度不同，大家制作出的小船大小也各有差異。制作期間為學(xué)生留出15～20分鐘，接下來(lái)，各個(gè)小組選擇其中一艘小船，置入提前準(zhǔn)備的水槽，開(kāi)展承重比賽，將硬幣一一放入小船，要求學(xué)生在水位上升后做出標(biāo)志，量出水位上升高度，根據(jù)排開(kāi)水量來(lái)做好記錄。實(shí)驗(yàn)完畢后，開(kāi)展小組交流，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出影響小船裝載量的具體因素。這種方式將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的生活緊緊聯(lián)系起來(lái)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都能讓學(xué)生保持源源不斷的探究熱情，這便是STEM教育的真實(shí)體現(xiàn)。

當(dāng)前，STEM教育已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，為科學(xué)教學(xué)改革帶來(lái)了新的福音。作為科學(xué)教師，需要關(guān)注STEM教育的教學(xué)改革需求，強(qiáng)化科學(xué)教學(xué)與工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)學(xué)科之間的聯(lián)系，并基于此為學(xué)生設(shè)置豐富的生活化實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)應(yīng)用能力。

【本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)實(shí)踐研究”階段性成果，課題立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)FJJKZX23-233】

參考文獻(xiàn)

[1]孫建芳.STEM理念下小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)策略[J].基礎(chǔ)教育研究，2020（5）：79-80.

[2]馮忠元.基于STEM教育的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探：以“建高塔”的教學(xué)為例[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2019（3）：54，197.

[3]王莉.基于STEM教學(xué)理念的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略[J].天津教育（上旬），2022（3）：173-175.

[4]吳昌義，余悅，簡(jiǎn)香平.基于STEM小學(xué)科學(xué)教學(xué)項(xiàng)目：“瓶吞蛋”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和改進(jìn)[J].中外交流，2019（39）：2.

[5]金鑫.基于STEM 理論視野下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式的初探：以《新品彈球》為例[J].啟迪與智慧： 教育版（中），2018（3）：67.