基于STEM教育理念的小学科学教学策略

作者：王贤平

来源：《教育研究与评论（课堂观察）》2017年第02期

小学科学是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程，具有探究性、综合性等特点。小学科学教学要帮助学生掌握基础的科学知识，学会必要的科学技能，并能将其运用于简单的科学问题解决中；同时，在科学探究活动中逐步养成良好的思维习惯，树立正确的科学精神。 美国国家科学委员会在20世纪80年代提出了“STEM教育”的概念：基于研究客观世界过程中多维度、立体化、开放式的探究实践，强调将分散着的科学（Science）、技术

（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科内容自然组合、有机结合，形成相辅相成、缺一不可的整体，从而帮助学生更全面、深入、灵活地认知世界，突出综合分析和解决问题的能力以及创造性思维的培养。其中，科学素养是重点，包括科学知识、科学方法、科学思维等，为后续的科学研究打下坚实的基础；技术素养和工程素养是延伸，强调应用，为科学研究提供工具；数学素养则是其他素养的基础，如运算、推理、建模等都以数学为基础。

STEM教育在美国取得的成功逐渐引起了国际的关注：越来越多的国家开始实施STEM教育。在我国小学阶段实施STEM教育存在一定的现实困难：课程设置、教学资源、教师综合科学素养和学科背景等都无法满足要求。但是，在培养学生科学素养方面，我们可以借鉴STEM教育的理念提出切实可行的教学策略：正如STEM教育所提的倡那样，学生在科学知识、科学思维、科学能力、科学精神等方面的发展依赖于实践探究、学科融合、思维训练、情感渗透等多维度、立体化、开放式的学习体验。 一、实践探究：从“心动”到“行动”

实践性是STEM教育的重要特点，体现在课程设置和教学实施中。科学本身也是一门实践性非常强的学科，需要通过实践的方式来学习。儿童常常依靠动手操作来认识、理解世界：知识的获取主要通过感性经验的积累，技能的形成需要反复的模仿练习，态度的形成更需要实践的过程。只有“动脑想”并且“动手做”，学生才能逐步学会解决现实问题的方法；只有从“心动”到“行动”，学生才能真正体会到科学的魅力。实践带来的亲身体验是任何知识性的传授所替代不了的，它融合了学生的汗水和情感在里面，是学生一辈子的“财富”。小学科学中长周期的观察活动和工程技术类活动，对于提升学生的科学素养具有非常重要的意义。因而，教师要充分挖掘教材内外的相关内容和资源，引导学生参与实践活动，让学生体验“實践”的快乐，爱上动手——尤其是对课业负担较重的高年级学生。

比如，五年级的“搭支架”和“建房子”是科学教材中为数不多的与工程、技术有关的实践活动。对此，学生兴致非常高。于是，笔者设计、组织了“寻找巧手团队”科学制作技能大赛，让

学生到操场上以小组为单位，利用废旧报纸和胶带搭建“宝塔”或“房子”，并比一比各自“成果”的高度、结实程度、美观程度。活动中，学生参与非常积极。看到他们搭建的“成果”，笔者充分感受到：永远不要低估孩子的能力。 二、学科融合：从“碰撞”到“整合”

STEM教育提倡学科之间、所学知识与生活实际之间的联系。小学阶段与STEM教育相关的课程有科学、数学、信息技术和综合实践等，而新媒体、新技术在各个学科中的应用使得学科之间的联系越发紧密。小学科学教学不应再陷入“课堂模式”中，尤其是非实验课不能再“就着知识点讲科学”。教师要利用多个学科之间的“碰撞”，引导学生灵活利用各种途径去学习，让学生体验“融合”的魅力，学会学习；尤其要努力让一些新媒体、新技术走进小学科学课堂，让学生在享受学习的过程中真正获得知识、发展能力。

比如，“电子书包”是应用配置了自适应评测平台的智能课堂系统。它能为学生提供丰富多彩的课程资源，引导学生进行个性化自主学习。最初接触“电子书包”时，考虑到它要求教师比较精通计算机技术，需要学生在课前充分地自主学习，笔者对它有点抵触。但是随着接触的深入，笔者发现学生很乐意用这样一种形式去学习。发布作业、提交作业、实时交流、即时评价等交互式功能的运用让学习变成了一件快乐的事情，也让课堂教学（特别是非实验课）一改以往枯燥的讲授形式。

三、思维训练：从“知识”到“能力”

STEM教育强调学习的迁移、知识的应用，就是从生活实际出发，联系所学知识，活学活用。有人在一篇文章中写道：“我看到水壶里的水开了，高兴得手舞足蹈；瓦特看到水壶里的水开了，静静地坐在一边思考，最后创造出了一台改写人类历史的蒸汽机……”对于小学科学教学来说，强调学习的迁移、知识的应用，最重要的是引导学生掌握科学的思维方法，为学生搭建起一座连接“知识”和“能力”的桥梁。儿童是天生的学习者，他们爱动脑，爱思考。教师作为引导者，要为学生提供更丰富、更合理的思维材料，更广阔、更自由的思维空间，对学生进行思维训练，让学生体验“思维”的灵活，学会思考。特别值得一提的是，操作活动和思维活动是直接联系的，让学生动手操作，可以促进学生思维的发展。

比如，教学《怎样移动重物》一课时，笔者采用分组实验的方式，引导学生探究杠杆省力的工作原理。学生通过不断地尝试在杠杆平衡尺上挂钩码，总结出了杠杆原理。之后，教学《拧螺丝钉的学问》一课时，笔者仍然采用分组实验的方式，引导学生发现轮轴省力的秘密——轮与轴的直径相差越大，越省力。学生通过尝试在大轮左边挂钩码，发现：大轮左边只需要挂一个钩码就可以和小轮右边的两个钩码平衡了（如图1所示）。由此得到：相同的轴上，大轮上用到的力更小。课上到这里，教学目标基本达到了。这时，一位学生举手，喊道：“老师，我知道为什么了，我能解释！”笔者半信半疑，请他回答。他说：“这就是杠杆原理嘛！转动的轴在这里就是支点，大轮半径大，小轮半径小，那么大轮上的力自然比小轮要小，所以大

轮省力。”在笔者还担心怎样讲解能让学生听懂的时候，学生却先一步联系之前所做的实验结论解释了今天的实验现象。试想，要是笔者偷懒，没有为学生准备分组实验材料，那么还能激发出学生这精彩的思维瞬间吗！ 四、情感渗透：从“言传”到“身教”

培养学生对科学的积极情感和正确态度是当今科学教育倡导的重要目标。STEM教育同样重视学生对待科学知识与社会生活的情感态度。而对于情感态度的培养，直白不如渗透，言传不如身教，“喋喋不休”不如“身体力行”。因此，在小学科学教学中，教师要寓教于乐，以更加生动的形式普及科学知识，让学生体验“情感”的力量，爱上科学。

比如，科普剧是一种新颖独特的科普表现形式。它把科学知识、科学方法、科学研究精神和科学生活理念通过戏剧的情节、表演的形式展现出来，引导公众体验科学、学习科学、激发公众对科学的好奇与兴趣。因而，它可以作为教学科学教学中一种具有德育意义的重要教育形式。笔者经常选取人文内涵丰富的科学话题，如“低碳”“环保”等，招募一些喜爱表演的学生，利用课余时间排演相关主题的科普剧，在学校艺术节、科技节上作为节目表演，让学生在表演、欣赏生动有趣的故事情境的同时学到科学知识，也体会科学与生活的紧密联系。这样的科普剧还能启发学科融合、情智互动的创作灵感，增强学生的合作精神、团体观念以及社会责任感。

参考文献：

[1] 黄晓，李扬.论STEM教育的特点[J].江苏教育研究，2014（5）.

[2] 董泽华.美国STEM教育发展对深化我国科学教育发展的启示[J].教育导刊，2015（2）. [3] 洪松.解放学生探究的空间[J].小学科学（教师版），2012（10）.