基于STEM教育理念的小學科學教學實踐策略探析

摘" 要：在科學技術日新月異的大背景下，學科交叉融合與技術集成已經成為常態，新理論、新發明、新技術的出現對科學教育提出全新的要求。STEM教育作為一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，培養學生綜合能力。將STEM教育理念應用于小學科學教學，通過項目式學習、問題探究式教學、以問啟思、加強學科融合和融入信息技術等實踐路徑，提升學生的科學學習能力和實踐探究能力，助力學生科學思維的培養。

關鍵詞：STEM教育；小學科學；項目式學習

文章編號：1671-489X（2025）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.03.

0" 引言

義務教育科學課程具有基礎性、實踐性和綜合性特征。課程要培養學生的科學核心素養，引導學生在認識自然和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題以及技術與工程實踐過程中，形成科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。STEM教育是將科學、技術、工程、數學有機融為一體的跨學科學習方式。項目式學習和問題解決導向是STEM教育課程的主要組織方式[1]。將STEM教育理念應用于小學科學教學，有利于培養學生的創新精神和實踐能力。如何實現STEM教育理念與小學科學教學的相互融合，是當前新課標背景下小學科學課程實施中需要深入探索的重要課題。

1" STEM教育理念對小學科學教學的促進

作用

STEM教育理念最早是美國政府提出的教育倡議。STEM一詞實質上是多元化組合而成，包括科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）等元素。STEM教育理念強調科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，其主旨是強調多學科之間的融合，從更加全面的角度發現問題、創新思維并解決問題，從而培養完整的科學思維。從STEM教育理念的價值看，其并不是對學科進行簡單疊加或者植入，而是實現真正的融合，并且依托自然科學、人文社會和情感心理等背景，使STEM教育發揮出最佳效果，確保學生能夠在STEM教育下獲得綜合能力的提升。小學科學涵蓋面廣、綜合性強，通過課程實施要培養小學生的探究實踐能力、動手能力和創新能力。在小學科學教學中基于STEM教育理念實施教育教學活動，對學生綜合素質的培養將起到積極的促進作用[2]。

1.1" 有利于培養學生的實踐能力

從STEM教育的目標來看，讓學生掌握學科知識并非STEM教育的根本目的，創新、實踐和跨學科才是STEM教育的本質。STEM教育要求教師在傳授知識技能的同時，注重結合現實生活創設相應的教學情境，引導學生運用所學知識解決現實生活中存在的問題，培養學生發現問題、解決問題的綜合能力，真正達到學以致用的目的。因此，STEM教育的素材一般來源于真實生活，并且將科學問題根植于生活情境之中，以提升生活與學科的融合度，培養學生動手操作的能力，增強教學效果[3]。比如，利用校園中的花壇建立植物園，讓學生在觀察和種植的實際活動中學習生命科學知識，培養他們的自主探究能力和實踐能力。

1.2" 有利于培養學生的綜合能力

當代科技發展突飛猛進，素質教育深入推進，各學科教學內容早已是“你中有我，我中有你”，任何局限于自我發展的科學，勢必脫離時代變革的需求，無益于學科與學生的發展。STEM教育理念下，學生學習的內容非常豐富，學科內容交叉應用，科學素養的培養與其他學科知識相互影響、彼此促進，能夠突破傳統小學科學課堂教學的局限，擴大科學教學的內容和范疇，實現學生科學素養的形成和綜合能力的提升。

1.3" 有利于提升學生的合作能力

STEM教育側重學生綜合能力的培養，更關注學生發現問題、創新思路并解決問題的能力，能夠激發學生對問題結果進行探索的欲望。STEM教育強調學生之間的協作，教師通過開展任務驅動教學，發揮小組同伴的互助作用，培養學生的合作意識和合作能力，讓其具有適應未來生活的基本科學素養和社會意識。將STEM教育理念應用于小學科學教學中，教師在為學生提供實踐探索機會的同時，引導他們在分析、思考、創造、設計、構建、合作的過程中解決問題，使他們在合作中交流、在互助中成長，培養他們的合作能力。

1.4" 有利于小學科學教學改革

《義務教育科學課程標準（2022年版）》對義務教育科學課程的性質、理念、目標、內容和實施都作了修訂，課程的實踐性與綜合性特征更加突出。課程特別強調對學生科學核心素養的培養。然而在實際教學中，還有部分教師由于對新課標理解不夠或者自身能力有限，在小學科學教學中仍然存在穿新鞋走老路的問題，新課改目標難以真正落實。STEM教育是一種以項目學習、問題解決為核心的課程組織形式，是集工程、科學、技術、數學等多領域的綜合教育，無論在教育理念上還是在教學模式上都與傳統的小學科學教學有著本質的不同。通過學習STEM教育理念，能夠推動小學科學教師在科學教學中落實新的教育理念，提高教學技能，改革傳統教學模式，對推動小學科學教學改革有著重要意義。

2" 基于STEM教育理念的小學科學教學實踐

路徑

2.1" 以項目式學習引領教學，培養學生的綜合實踐能力

STEM教育中最為典型的教育理念就是項目式學習，其內容有學習共同體、活動、內容、情境和成果，主旨是立足于一個學科，建立相應的情境模式，并通過制定項目計劃，引導學生綜合運用各學科知識解決問題。因此，在小學科學教學中融入STEM教育理念時，教師要明確教學目標，開展項目式學習。教師要以合適的項目作為基礎，該項目要具有綜合性，能夠綜合科學、技術、工程、數學等學科活動。為此，教師在設計科學活動項目時，要以科學核心概念和學習主題為引領，結合現有小學科學教材，加強學科知識與生活世界的聯系，精心選擇活動項目，將多種資源運用到STEM教育中，構建STEM教育理念下的小學科學項目式主題學習活動。

例如，在教科版小學科學四年級下冊第一單元“植物的生長變化”的學習中，教師可以結合教材內容，開展“關愛身邊的植物”項目活動。圍繞“尋找校園內的植物”“發現農田中的植物”“種植一株大豆”“我所知道的大豆”四個主題開展項目式學習。在教科版四年級上冊第一單元“聲音”的課堂教學結束后，教師可以引導學生利用科學、技術、工程、數學方面的知識完成“制作我的小樂器”實踐活動。教學中通過創設情境把項目要求、自主實踐和交流反思這幾個環節融合在一起，引導學生初步經歷設計、制作、調整、展示等制作小樂器的完整過程，讓學生在建構科學概念的同時提高實踐能力，將科學和技術密切結合起來[3]。

2.2" 開展問題探究式教學，延伸課堂教學任務

STEM教育在教學方法上更加靈活，打破了學科之間的界限。教師要想在教學中獲得良好效果，必須以啟發學生創新性思維為主線，轉變學生學習觀念，實現課堂中學習任務的課外延伸。問題路徑和探究式教學是STEM教育理念的重要體現，主要是把教與學進行深度融合，以分析和研究問題為切入點，使學生能夠主動運用科學、技術、工程、數學等綜合知識和技能，對問題進行全面分析并予以解決。對教師而言，設計的問題要具有一定的代表性、基礎性和拓展性，能夠調動學生的探究欲，在解決問題中具有一定的分析價值，為學生的學習提供有效的保障。

例如，在教科版小學科學四年上冊第一單元“呼吸與消化”的教學中，教師可進行“一日三餐”場景創設，同時展示各類食材與廚具，并以小組為單位組織學生開展合作探究，思考“哪種烹飪方式能將食物營養更好地保留？”“哪些食物通過合理搭配能對我們的身體健康產生幫助？”等一系列問題。在生活化場景中，教師引導學生以探究問題為切入點，運用多方面的綜合知識解決問題。教師在引導學生完成上述任務后，可繼續提問“我們日常生活中經常食用的菜里面哪些是不能搭配的？”“我們常見的煮、蒸、炸和炒等烹飪方式，害處更多的是哪一種？”這兩個問題由于與學生生活實際緊密結合，學生在思考解決問題的過程中將課堂任務延伸至課外，豐富了知識儲備。

2.3" 以問啟思，培養學生科學思維

將STEM教育理念應用于小學科學教學，教師要依據本班學生情況和具體教學內容，制定符合實際的學習計劃，包括學習目標、學習任務和學習要求。在此基礎上通過問題創設探究情境，引導學生提出對探究問題的猜想和假設，然后設計實驗對假設進行驗證。在學生完成學習計劃的過程中，教師要及時對學生的探究活動進行評估，檢查原定學習計劃的達成情況及其改進方法。通過問題導向的實驗驗證，有效調動學生探索知識的欲望，豐富學習過程體驗并培養學生的科學思維。

例如，在教科版小學科學四年級上冊第三單元第一課“讓小車運動起來”的教學中，教師要引導學生探究拉力大小與小車運動的關系，包括用多大的力能使小車運動起來，用不同大小的力小車的運動速度會有什么變化，從而引導學生掌握力可以使靜止的物體運動起來，也可以使運動的物體靜止的概念。教學中可以先進行學習項目、學習問題和學習內容的教學，激發學生的探究欲。首先，結合實際制定學習計劃，在明確學習目標、學習任務和學習要求的基礎上，教師出示小車、繩子、墊圈、掛鉤、秒表、計算器等學習材料，提出問題：“你能用這些材料讓小車運動起來嗎？”“小車的快慢與墊圈的多少有什么關系？”“怎樣使運動的小車靜止下來？”其次，引導學生依據問題提出各種假設。再次，在教師的指導下設計實驗活動并小組合作進行實驗探究。學生在互動中生成知識，在研討中交流分享，在動手實踐中獲得科學結論，讓學生的手、腦、口等均在實踐過程中得到鍛煉。最后，教師對實驗過程中學生的參與情況、表現情況、知識探究情況等作出綜合評價，便于學生發揚閃光點、改進不足，提高進一步參與科學探究活動的積極性。

2.4" 加強學科融合，完善學生的知識結構

STEM教育理念強調多學科融合。在小學科學教學中融入STEM教育理念，要對小學科學課堂教學結構進行調整，在進行科學課程基本概念和基本理論闡述的同時，要讓課堂教學兼顧跨學科知識的融合，幫助學生提升科學綜合素養。STEM教育理念下，小學科學教學要真正做到學以致用，實現知識的跨學科遷移。

例如，在教科版小學科學三年級上冊“空氣能占據空間嗎”相關知識的教學中，教師可以將語文課中的《烏鴉喝水》作為課堂導入，讓學生了解其中的基本原理，然后將這一原理遷移到小學科學課堂。科學教師還可以將“空氣擠水實驗”“紙不濕實驗”等引入課堂，將科學知識向多學科延伸遷移并通過實踐活動進行理論驗證，讓課堂教學中的理論聯系實際。通過建立“引入—探究—驗證”的完整結構為學生解決問題和探究實踐積累經驗。總之，踐行STEM教育理念，可以使小學科學課程與其他課程的融合達到更高層次，可以更好地激發學生求知欲和創新動力。

2.5" 以信息技術為媒介，助力學生突破思維節點

在STEM教育理念下，將互聯網信息技術應用于小學科學教學，能夠幫助學生突破思維節點，實現對傳統科學教學模式的改進。利用信息技術，可以將難以理解的抽象知識形象化、生動化，吸引學生積極參與到課堂教學中，幫助他們突破思維節點，有效地理解和掌握相關科學知識。信息技術與小學科學教學的融合，能夠最大限度地發揮學生自主學習的能動性，進一步優化教學過程，改進教學模式，增強課堂教學效果。

例如，在教科版小學科學三年級上冊“天氣”的教學中，學生會提出“雨水是如何形成的呢”，但是他們又不會分析雨水形成的原因，教師的理論講解又很抽象復雜。在這種情況下，教師可以應用多媒體技術動態地演示大氣循環運動形成雨水的過程，幫助學生更全面深入地理解這一自然現象，感受大自然的奧妙，實現思維節點突破的目的。在教科版小學科學四年下冊“認識幾種常見的巖石”等內容的教學中也可以利用多媒體信息技術為學生展示全世界不同種類巖石的圖片，調動學生探索的積極性。在冀人版小學科學四年級上冊“美麗的月球”教學中，教師可以利用多媒體信息技術展示宇航員登月的圖片與視頻，引導學生思考“月球不發光，但這些圖片上月球為什么在發光，并且還是五顏六色的光？”“月球上的環形山是如何形成的？”“太空里無氧氣，為何火箭卻可在太空里朝后噴火？”等問題，在滿足學生學習知識需求的基礎上激發他們的探究欲。

3" 結束語

在小學科學教學中，教師要將STEM教育理念應用于課堂教學實踐，通過跨學科項目式學習、學科融合和探究式學習，促進學生實踐能力、創新思維和合作能力的提升，以達到優化課堂教學、增強教學效果、提升學生科學素養的目的。但STEM教育理念和小學科學課堂教學的融合實踐需要經過長時間的探索才能取得良好的效果。廣大小學科學教師要結合學情，將STEM教育理念和傳統教學方法科學融合，彼此互補，如此方能使STEM教育理念在小學科學教育中發揮更大作用。

4" 參考文獻

[1] 任麗平，王海明.小學科學教育開展STEM教育的路徑探索[J].實驗教學與儀器，2022，39（5）：59-60.

[2] 蔡彤彤.基于STEM教育理念的小學科學項目式教學設計與實施[D].南昌：南昌大學，2022.

[3] 董雪茹.融合設計思維培養的小學STEM教學設計與實踐研究[D].桂林：廣西師范大學，2022.

作者簡介：楊國鴻，高級教師。