樹立STEM教育理念整合科學(xué)與數(shù)學(xué)課程

〔摘" "要〕" 教育是“國之大計”，小學(xué)作為義務(wù)教育的起始階段，在端正學(xué)生習(xí)慣、訓(xùn)練學(xué)生思維、塑造學(xué)生品質(zhì)等方面有著積極作用。科學(xué)是一門強實用價值、強工具價值的基礎(chǔ)性課程，在小學(xué)階段系統(tǒng)培養(yǎng)了學(xué)生的良好科學(xué)思維、科學(xué)探究精神、科學(xué)實驗?zāi)芰涂茖W(xué)責(zé)任意識。新課標背景下單一化、機械化的教學(xué)模式已無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)成長需求，對此教師要順應(yīng)時代變化，在STEM教育理念指導(dǎo)下做出小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科融合嘗試，拓寬教學(xué)邊界，帶給學(xué)生多元的、創(chuàng)新的、有趣的科學(xué)學(xué)習(xí)體驗。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；STEM教育理念；跨學(xué)科融合

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0077-03

小學(xué)是學(xué)生接受系統(tǒng)教育的起始階段，科學(xué)課程將天文地理、物理化學(xué)、自然生物等多領(lǐng)域知識涵蓋其中，因此在小學(xué)階段開設(shè)科學(xué)課程能為學(xué)生理性思維、科學(xué)思維發(fā)展和探究能力、實踐能力、觀察能力提升打下堅實基礎(chǔ)。新課標背景下“講解教材知識”不再是科學(xué)教學(xué)的唯一重點，換言之教師要在特定科學(xué)教學(xué)主題下有機融合其他課程教學(xué)元素以響應(yīng)STEM教育理念號召，帶給學(xué)生多元多樣、專業(yè)科學(xué)的學(xué)習(xí)體驗。

一、STEM教育理念概述

“STEM”是一個復(fù)合詞語，即“Science”（科學(xué)）“Technology”（技術(shù)）“Engineering”（工程）“Mathematics”（數(shù)學(xué)）4門學(xué)科的英語首字母縮寫。其中“S”意在引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)認識世界、探索世界，通過自然現(xiàn)象挖掘事物存在、發(fā)展、變化的基本規(guī)律；“T”和“E”內(nèi)涵基本一致，意在指導(dǎo)學(xué)生在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，用人為力量科學(xué)解決社會發(fā)展過程中的不同問題；“M”則是先前3門學(xué)科的理論指導(dǎo)、實踐基石，換言之科學(xué)實驗、科學(xué)探究、技術(shù)升級、工程開發(fā)等實踐活動均離不開數(shù)學(xué)知識專業(yè)指導(dǎo)。

就這一層面而言，STEM教育理念是集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)精髓于一體的教學(xué)思想，在該理念指導(dǎo)下教師可探尋出最適合學(xué)生的跨學(xué)科教學(xué)之路。

二、樹立STEM教育理念整合小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)課程的意義

（一）激發(fā)學(xué)生興趣，推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)的趣味化發(fā)展

正所謂“興趣是學(xué)生最好的老師”，小學(xué)生正處在活潑好動、精力充沛的年紀，在興趣驅(qū)動下學(xué)生可長時間維持高漲的學(xué)習(xí)熱情，在教師指導(dǎo)下完成各項科學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)。基于STEM教育理念開展小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)，可讓教師在保障科學(xué)教學(xué)專業(yè)性、理論性的基礎(chǔ)上融合數(shù)學(xué)知識，以科學(xué)實驗、科學(xué)觀察、科學(xué)實踐等活動形式幫助學(xué)生掌握知識、活用知識，推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)趣味化發(fā)展。

（二）強化學(xué)生素養(yǎng)，推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)的專業(yè)化發(fā)展

核心素養(yǎng)直觀展現(xiàn)出課程的教學(xué)價值，為教師“教”和學(xué)生“學(xué)”提供明確方向。就小學(xué)科學(xué)課程而言，學(xué)生要在系統(tǒng)學(xué)習(xí)過后養(yǎng)成科學(xué)思維和科學(xué)責(zé)任意識，掌握科學(xué)探究和科學(xué)實驗?zāi)芰ΑΥ嘶赟TEM教育理念開展小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)，可讓教師活用技術(shù)力量，借助圖片、視頻、音頻元素降低教學(xué)難度，提升教學(xué)趣味，學(xué)生就能在具象化、形象化的教學(xué)情境中活用所學(xué)，經(jīng)由實踐提升個人科學(xué)素養(yǎng)，并最終實現(xiàn)推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)專業(yè)化發(fā)展目標。

（三）拓寬學(xué)生視野，推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)的多元化發(fā)展

傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)教學(xué)受教材文本較大制約，常是“教材強調(diào)講什么，教師就講什么”“教材有什么，學(xué)生就學(xué)什么”，教師“教”和學(xué)生“學(xué)”的邊界清晰。新課標背景下跨學(xué)科融合理念允許教師借鑒其他課程的教學(xué)元素，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)視野，推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)多元化發(fā)展。

三、樹立STEM教育理念整合小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)課程的策略

（一）研讀教材，挖掘跨學(xué)科教學(xué)元素

教材是教師“教”和學(xué)生“學(xué)”的理論基石，為提升小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量，教師需在備課階段認真研讀教材文本，從中挑選既符合STEM教育理念要求又切合學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)元素。

1.小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)跨學(xué)科融合

小學(xué)科學(xué)課程對應(yīng)STEM教育理念的“S”，該課程是學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)、天文地理、自然生物等領(lǐng)域知識的“敲門磚”，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實踐能力和科學(xué)實踐思維方面有著積極作用。小學(xué)數(shù)學(xué)課程對應(yīng)STEM教育理念的“M”，該課程教學(xué)重點在于培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理、空間想象、數(shù)學(xué)運算等專業(yè)能力，確保學(xué)生能在實際生活中“發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題”。事實上小學(xué)科學(xué)課程本就涉及大量數(shù)學(xué)測算、數(shù)據(jù)分析知識，故小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)跨學(xué)科融合可帶給學(xué)生多元的科學(xué)實驗、科學(xué)觀察、科學(xué)實踐活動，讓學(xué)生經(jīng)由實踐茁壯成長。

以教科版科學(xué)三年級上冊“天氣”為例，本單元內(nèi)學(xué)生要認識幾種常見的天氣類型，既運用溫度計、風(fēng)向儀等設(shè)備完成氣溫測量、風(fēng)速測量實驗，也運用望遠鏡完成觀察云的變化實驗。就具體實踐而言，測量氣溫實驗考查學(xué)生對數(shù)學(xué)教材正負數(shù)知識的掌握程度，觀察云的活動考查了學(xué)生對時間、方位知識的掌握程度，整理天氣日歷則考查了學(xué)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析能力。總之，小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)跨學(xué)科融合可全面提升學(xué)生運算能力、分析能力、思維能力，為學(xué)生長遠發(fā)展奠定理性學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

2.小學(xué)科學(xué)和其他課程跨學(xué)科融合

不只是數(shù)學(xué)教材能為小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)提供必要的教學(xué)元素，事實上教師還要認真研讀其他小學(xué)課程教材，從中挖掘符合STEM教育理念要求的教學(xué)元素。

一方面，教師可借鑒小學(xué)美術(shù)的繪畫知識，指導(dǎo)學(xué)生邊觀察自然生物邊繪制圖像記錄，通過繪畫實踐強化學(xué)生的圖形理解、空間想象力。以教科版科學(xué)一年級上冊“觀察植物”為例，教師可帶領(lǐng)學(xué)生前往戶外空間，允許學(xué)生按照個人意愿觀察校園中的某種植物，完成圖文并茂的觀察記錄，有效提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

另一方面，教師可借鑒小學(xué)信息科技的理論知識，既利用多媒體設(shè)備為學(xué)生營造具象化的科學(xué)學(xué)習(xí)情境，也指導(dǎo)學(xué)生借助Excel這類專業(yè)軟件記錄、整合、分析科學(xué)實踐數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮STEM教育理念的“T”的價值。再以《觀察植物》為例，教師邀請學(xué)生先進行為期3至5天的實地觀察，后將觀察數(shù)據(jù)錄入電子表格做系統(tǒng)分析，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、信息科技素養(yǎng)都能得到系統(tǒng)鍛煉。

（二）以生為本，明確跨學(xué)科教學(xué)原則

新課標背景下小學(xué)生主體學(xué)習(xí)能力得到教師認可，學(xué)生在科學(xué)課堂有了更多自我展示、自我表達機會。為提升跨學(xué)科教學(xué)質(zhì)量，教師要立足實際確立教學(xué)原則，以身作則帶給學(xué)生最佳學(xué)習(xí)體驗。

1.以生為本，以學(xué)為主

小學(xué)生的成長背景、受教育背景各不相同，這些現(xiàn)實因素造就了學(xué)生間的個性差異、水平差距。“以生為本”原則肯定了小學(xué)生的“與眾不同”，要求教師站在學(xué)生視角攻克“教什么”“如何教”“為何教”的難關(guān)，設(shè)計出既符合學(xué)生興趣又切合學(xué)生水平的教學(xué)內(nèi)容。然而只學(xué)習(xí)理論知識無異于“紙上談兵”，“以學(xué)為主”原則要求教師主動淡化個人教學(xué)身份，盡可能多地給予學(xué)生獨立思考、合作學(xué)習(xí)機會。

以教科版科學(xué)二年級下冊“磁鐵”為例，本單元內(nèi)學(xué)生要掌握磁鐵概念、磁鐵性質(zhì)和磁極間的相互作用等知識點，完成親手制作指南針實踐任務(wù)。教師可先播放生活紀錄片，喚醒學(xué)生探究“磁鐵可以吸取什么物品”的學(xué)習(xí)興趣。隨后向?qū)W生分發(fā)不同材質(zhì)的實驗物品，鼓勵學(xué)生動手實踐探索磁力的奧秘。最后在學(xué)生基本掌握單元知識后，可以組為單位嘗試制作指南針，經(jīng)由實踐產(chǎn)生深刻的學(xué)習(xí)印象，發(fā)揮出“以生為本，以學(xué)為主”原則的應(yīng)有效力。

2.寓教于樂，智趣結(jié)合

學(xué)習(xí)本質(zhì)上是一個枯燥的、漫長的過程，面對抽象復(fù)雜的科學(xué)知識學(xué)生難免產(chǎn)生“不想學(xué)”“不愿學(xué)”的消極情緒。對此“寓教于樂，智趣結(jié)合”原則要求教師在保障科學(xué)教學(xué)理論性、專業(yè)性的前提下盡可能多地注入趣味元素，點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升科學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效率。

以教科版科學(xué)一年級下冊“比較物體的輕重”為例，學(xué)生會用到數(shù)學(xué)課程的重量知識，通過肉眼測量和專業(yè)設(shè)備測量認識不同物體的輕重差異。針對這節(jié)課教師可將學(xué)生分成不同實踐小組，鼓勵學(xué)生兩兩捉對、三三成組參與“猜重量”趣味游戲。游戲一般是3～5輪，每輪游戲教師會在左右兩側(cè)展示不同物品，在未正式上秤稱重前學(xué)生要先做出判斷（如：一個蘋果比一本書輕/重、一根香蕉比一杯水輕/重等），稱重后統(tǒng)計哪名學(xué)生判斷正確率最高、物品重量誤差值最小，加深學(xué)生學(xué)習(xí)印象，充分發(fā)揮“寓教于樂，智趣結(jié)合”原則的全部價值。

（三）以學(xué)為主，創(chuàng)新跨學(xué)科教學(xué)手段

傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)課堂教師依賴“知識灌輸”手段開展授課，處在被動學(xué)習(xí)地位的學(xué)生課堂聽講效果極為有限。新課標背景下教師要主動響應(yīng)跨學(xué)科號召，盡己所能創(chuàng)新跨學(xué)科教學(xué)手段。

1.情境營造法

科學(xué)知識本就是“源自生活又服務(wù)生活”的，換言之，科學(xué)知識存在特定適用對象、適用場合。對此情境營造法允許教師在課堂上模擬自然生活、家庭生活、校園生活等不同情境，讓學(xué)生在情境熏陶下活用所學(xué)。

以教科版科學(xué)三年級上冊“水”為例，本單元內(nèi)學(xué)生要掌握水的性質(zhì)和水的凝固、水的沸騰、水的升華等科學(xué)知識。就具體實踐而言，教師要在科學(xué)課堂營造冬季降溫河水凝固情境，先以生動情境啟發(fā)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，再通過具體實驗強化學(xué)生知識理解、知識運用能力。

2.提問啟發(fā)法

傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)教學(xué)嚴格遵循“先教后學(xué)”模式，學(xué)生缺乏獨立思考、大膽質(zhì)疑機會。新課標背景下學(xué)生課堂學(xué)習(xí)“主人翁”身份得到教師認可，“先教后學(xué)”模式逐漸被“邊學(xué)邊教”“先學(xué)后教”模式取代。教師要善于提問帶動學(xué)生思考，讓學(xué)生在問題驅(qū)動下深入學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)。

以教科版科學(xué)三年級下冊“影子的秘密”為例，這節(jié)課中學(xué)生要掌握光影變化知識。就具體實踐而言，教師要組織學(xué)生親身參與影子變化實驗，即學(xué)生通過改變光源高度、明亮度和投射角度觀察影子變化。學(xué)生實驗時教師要不斷啟發(fā)其思考“你認為光源位置和影子位置存在什么樣的關(guān)系？”“你認為如何才能得到最長的影子？”“你認為影子只有一種顏色嗎？”等問題，加強師生良性互動，提升科學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效率。

3.分組討論法

考慮小學(xué)生的年齡和學(xué)習(xí)水平，其在獨立學(xué)習(xí)過程中難免遇到各式各樣的問題。對此教師要將學(xué)生分成人數(shù)相等、水平相近的若干小組，鼓勵學(xué)生以組為單位共同學(xué)習(xí)、共同進步。

綜上所述，STEM教育理念和跨學(xué)科教學(xué)策略是新課標背景下協(xié)助教師完成小學(xué)科學(xué)課程創(chuàng)新改革目標的重要力量。一方面STEM教育理念為跨學(xué)科融合指出明確方向，客觀上加快了小學(xué)數(shù)學(xué)和小學(xué)科學(xué)、小學(xué)科學(xué)和小學(xué)信息科技等課程的融合進度；另一方面跨學(xué)科融合是STEM教育理念由理論變?yōu)楝F(xiàn)實的直接途徑，二者相輔相成、相互影響，顯著提升了小學(xué)科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效率。總之身為教師，需自覺提升個人專業(yè)素養(yǎng)，在綜合學(xué)生意見后轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、拓展教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)手段，以身作則，帶動學(xué)生快樂學(xué)習(xí)、健康成長。

參考文獻

[1]周美玲.基于STEAM教育理念的小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)案例設(shè)計：以學(xué)習(xí)皮影戲為例[J].吉林教育，2025（3）：18-23.

[2]戴琳.STEM理念與小學(xué)科學(xué)課程的融合教學(xué)探究[J].課堂內(nèi)外（高中版），2024（39）：24-25.

[3]張悅.基于STEM的小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計和教學(xué)策略[J].廣東教育（綜合版），2024（9）：29-30