STEM教育与小学科学教学的融合途径分析

发布者：cj_ysh   发布时间：2022-06-29 09:34:55   点击数:

 在2017年版小学科学新课标中，对STEM 教育进行了明确的定义，明确提出倡导跨学科学习方式，并指出这是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养。

一、STEM教育理念的设计需求

1.挖掘学生的创新能力。在对人才的培养中，提高创新能力不可或缺。在信息化时代，始终保持与时俱进的心态，根据实际情况不断进行变革和创新，对于经济的发展十分重要，更有利于推动教育的可持续发展。因此，在STEM教育理念下，需要重视对学生创新能力的培养，创设相关问题情境，为学生养成良好的创新思维提供较为便利的渠道。 

2.立足实际情况，助力目标实现。从实际情况来看，STEM课程十分复杂，其中有较大的知识含量和许多复杂的问题，学生对此往往有很大的认知难度。教师要创设符合实际的问题情境，为学生学习相关知识提供渠道，利用问题情境，帮助学生梳理知识容易混淆的地方，使其对整体知识体系有更好的理解和掌握，从简单到较难进行学习并提出不同层次的问题。

3．激发学生学习积极性和主动性。STEM教育理念较为新颖，对学生的吸引力较强。在实际教学中，学生需要有较为强烈的学习积极性和求知欲来完成课程的学习。因此，要创设符合实际的问题情境，使其更加新颖独特，更加具有意象，从而激发学生的兴趣，积极参与课程学习，在提升体验感的同时激发学习的积极性和主动性。

二、STEM理论下小学科学课程建构发展策略

1．解决生活中的实际问题。掌握科学知识并不是STEM教育的目标，把知识应用于生活，让学生在生活中发现有趣的、富有挑战性的问题，然后综合运用所学知识解决实际问题，才是STEM 教育的重要目标之一。教师应该创设真实的情境，引导学生分析生活现象中的科学问题，使学生发现其中可以探究的问题，然后制订详细的探究方案，在具体的探究活动中经历知识的运用、思维的发展碰撞，在合作交流中不断反思，在解决问题中提高科学探究能力。例如，有学生发现，冬至前后，自己家所住的一楼采光很少，而有些小区一楼采光却很好，前后楼之间的楼间距是多少才能保证后楼有充足的采光？教师便组织对此问题感兴趣的学生进行深入探究。教师首先组织学生上网搜索本地关于采光问题的法律规定，学生收集资料后发现，本地规定冬至日要保证一小时的满窗日照时间。经过研究，学生准备成立两个探究小组，第一小组通过计算得出本地的日照间距，第二小组通过动手实践得出本地的日照间距。学生通过解决生活中的实际问题，不仅提高了科学素养，更激发了深入探究的热情。

2.根据科学课程教学内容和真实情境的具体任务，界定STEM项目。一个STEM主题可衍生出许多子项目，比如与“船”相关联的子项目有材料耐腐蚀研究、强度研究、动力选择、速度快慢与装载量研究等，但对于学生而言在特定的学段并不适宜开展所有项目的研究，只能选择与对应学段学生的科学知识水平、数学知识水平、思维能力和所掌握技能等级相适应的内容作为该学段STEM教育的主要项目。因此在“沉和浮”单元序引授课时引导学生分小组研讨主题可开展的子项目有哪些，最终联系本单元知识核心界定哪个子项目适合在本单元学习时作为重点展开研究。很明显从船工作的水环境、使用的经济效能方面来界定的话，研究制作一个能浮于水面，运载量大且不易倾覆的船是紧扣学生即将学习的“沉与浮”单元内容的合适项目。

3.基于STEM理论优化课程设计。STEM理论强调培养学生的开拓和创造能力，在对小学科学课程进行优化设计时，要综合考虑教育目标、教学目标、学生、教师等多种因素，以提升课程设计的科学性、合理性。基于STEM理论的科学课程要重视PBL项目式教学，让主题变得新颖、有趣，并设置成若干小项目，分别组织学生进行探究学习。这样能使学生快速进入角色，明确各自的分工，根据问题导向找到有效解决方法。STEM理论不是让学生去做，而是更强调让学生想做，在做的过程中得到锻炼和提升。在优化小学科学课程教学目标时，要明确课程教育目的，根据学生的知识掌握能力、心理成长特点、动手能力等各种因素，设计更加符合小学生的小学科学课程教学目标。项目与活动的设计应以知识点作为活动的主线，通过知识点来帮助学生建构正确的科学知识体系。课程评价应做到多元化，从不同角度，运用不同模式、不同标准进行评价，评价的对象既要包括课堂教师教、学生学的效果，也要对教师和课程中的资源分配情况进行评价。

4.教师要精选教、学两用器材，优化可供学生参考的制作方案。一堂成功的STEM科学课，不仅能收获几个完整的、可供展示的学生作品，更是学生建立学习自信的阵地。如果在课堂时间内，大部分学生的制作失败了，那么课堂有效性就会大打折扣。因此，教师有必要精心挑选学具材料并反复测试，最终选择一种稳定性高的方案来展示。如机器人乐高器材本身具有的开放性、兼容性正是学具材料的最佳选择。要做到完美，还需要对其零件有足够的认识，熟悉各个零件的用途，从成千上万种零件中精挑细选出课堂所需。在《设计制作小赛车》一课中，本人在对几十种零件的十多种制作赛车方案进行测试比对，筛除多套不稳定方案，最后对两种方案反复地实验验证出最佳方案，在这套方案中我预留了多种拼接方式让学生可自由灵活地去想象、选择。实践证明，尽管教师展示了固定的赛车方案，但学生制作出的赛车仍然千奇百怪、五花八门，这也正是教育景观中的百花齐放。

总之，在STEM教育理念与小学科学教学的整合探析过程中，不仅要着眼于理论知识的学习，更应该通过理论与实践相结合的方式，培养学生的综合创新素质能力。应用STEM培养理念进行小学科学教学模式创新，能够实现学生学习能力及创造性思维培养的目标，强化全方位能力水平的实际应用。