廣東省廣州市協(xié)和小學

當今世界，科學技術突飛猛進，科學技術作為第一生產(chǎn)力，已成為經(jīng)濟發(fā)展的決定性因素，成世界各國綜合國力競爭的關鍵。在科學技術日新月異的時代，學生在學校學到的固定知識不可能適應各種新的需要，人們需要終身學習。因此，科技教育必須適應社會對人才的基本要求，重在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，使學生具有終生學習的愿望和習慣，具有發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的興趣與能力，具有收集、交流、處理、使用信息的意識與技巧，為他們?nèi)蘸笞呱仙鐣⒎丈鐣蛳聦捄裨鷮嵉幕A。

作為小學一線科學教師，我們也正在努力探索新的理念和教學方式方法，嘗試把這些方略技術帶進科學教育的課堂。創(chuàng)客教育、STEM、思維可視化、PBL正走進科學教師的視野，并努力實踐。

一、科學教育新理念影響中小學科學課教學改革的走向

1.科學方法的學習更重要?？茖W課是小學階段的一門培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的課程，它為學生日后形成的科研意識與習慣奠定了良好的基礎。美國的科學課教師選擇講課主題時，重點是向?qū)W生傳授“科學方法”，通常課程內(nèi)容以最基本的科學概念和知識為主，所選內(nèi)容比較簡單易懂，強調(diào)讓學生形成一種“一切都是科學（Everything is Science）”的意識。

2.形成“一切都是科學”的廣泛的“科學”理念。在接受科學課的教育后，讓學生知道科學其實就在我們身邊，與我們生活的距離很近且密切相關。

如生活中制作米飯的過程就是科學的過程，其中需要進行“問題提出、做出假設、材料選擇、制作方案、結果分析”等思考，并按程序步驟完成操作，這整個過程本質(zhì)上就是融入了科學方法。

3.學科融合，訓練學生應用思維技能解決生活問題。在科學課上，學生使用解決問題的技能，學習新內(nèi)容，閱讀情報文本?？茖W教師把數(shù)學與讀寫實踐合并起來，以幫助學生把閱讀、寫作、聆聽、討論與數(shù)學學習等整合為學習科學課的一部分，在變換教學形式，增加學生學習趣味的同時，培養(yǎng)學生思維連接與思維轉換的能力。

二、科學課對教學新方略的引進有利于提高小學科學課教學成效

傳統(tǒng)的科學課堂一種是知識講授型，以教師講述為主，一種是放羊型，熱熱鬧鬧的任學生發(fā)揮，還有一種是按部就班型，老師手把手實驗的每一個步驟，學生跟著模仿。實驗工具的技術性不足，無法得到準確的數(shù)據(jù)，有小學生能做什么名堂的思想。

要根本有效解決這些問題，筆者在教學中嘗試使用了PBL、STEAM、ANCHOR CHART、思維導圖、傳感器技術來促進教學有效性和激發(fā)學生主動學習，掌握學習科學的方法。

1.Project Based Learning（PBL，項目式學習）學生通過規(guī)劃和完成一系列任務，最終實現(xiàn)某個目標或者解決某個問題。學生通過做項目，整合自己的各個學科的知識和生活經(jīng)驗，并對自己的表現(xiàn)做出評價，同時促進團隊協(xié)作，就是PBL。項目啟動、項目計劃、項目執(zhí)行、項目收尾。驅(qū)動性問題、批判性思維和研究、分工合作、溝通、分享和使用技術手段都是關鍵要素。

2.STEM做中學教育，是美國率先提出的，即科學Science、技術Technology、工程Engineering和數(shù)學Mathematics，旨在提高人才的核心競爭力。整合科學與技術、工程、數(shù)學甚至藝術等各學科。

3.思維可視化教學。思維可視化（Thinking visualization）是指以圖示或圖示組合的方式把原本不可見的思維路徑、結構、方法及策略呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。

4.傳感器的應用。傳感器技術在國外已經(jīng)有了非常成熟的應用，并有大量的測驗證明傳感技術對小學科學活動起到了無法替代的作用。

有多年科學教學經(jīng)驗的英國學者Frank Fearn設計了基于傳感器技術的課外探究活動以促進學生的探究能力。探究內(nèi)容包括：池塘溫度（溫度傳感器）、哺乳動物活動（聲音和光傳感器）、肥堆微環(huán)境（溫度和濕度傳感器）、植物生長條件（光傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、pH傳感器）。從活動設計來看，主題從簡單到復雜，探究活動的綜合性逐漸強，與現(xiàn)實環(huán)境緊密結合，使得學生在相對開放的探究環(huán)境中，學習使用傳感器技術來收集自然環(huán)境下的多種數(shù)據(jù)，以探究相應數(shù)據(jù)的變化對于動植物生存環(huán)境的影響。這樣的設計，不但有利于激起學生的探究興趣，更有利于培養(yǎng)其觀察能力、分析能力以及活動探究能力。

要培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，讓學生知道事物本質(zhì)的多樣性與統(tǒng)一性的關系。對事物的認識不但要知道這事物的普遍原理，還要了解他的極值范圍，找到事物的最大值和最小值，這和知道其常見值一樣的重要。描述正在發(fā)生的變化的最好的方法是把測量結果制成一張表格或圖像，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實時得到數(shù)據(jù)表格和圖像。而表格和曲線可以顯示一個數(shù)字與另外一個數(shù)字的相互關系。這樣的數(shù)據(jù)處理結果，能讓學生更深入了解各個量之間的關系。

三、教學實例有效性分析印證新理念新方略的可行性和可拓展性

筆者以《紙炮的研究》為例，探究科學教育的新理念和方法，通過實踐證明這種模式是可行有效，真正促進學生發(fā)展的有效科學教學方法。（圖表略）

《紙炮的研究》一課是自選題材的科學探究活動課，參考“做中學”的理念，引入先進的教學方法、理念及科學技術讓學生在動手實踐中經(jīng)歷科學探究的過程，感受科學就在身邊、學習用科學方法解決問題。

筆者把新的教學理念在課堂表達出來，設計了這些環(huán)節(jié)貫穿教學過程。

1.Project Based Learning（PBL）學生通過規(guī)劃和完成一系列任務，最終實現(xiàn)某個目標或者解決某個問題。

紙炮的研究從學生身邊的小游戲入手，由此而引發(fā)的科學探究，大受學生歡迎。強調(diào)養(yǎng)成科學探究的精神和一切皆有科學的習慣。

學生通過自己選取的研究主題進行項目研究，調(diào)動學習的內(nèi)驅(qū)力，在研究過程中的分工合作、溝通是小組能否成功得出研究結果的關鍵。從實驗結果可知，學生在這樣的情境下，學習有成效。

2.傳感器這一技術手段應用在驗證紙炮聲音大小環(huán)節(jié)，聲音采集器測量每次紙炮打響的聲音指數(shù)的最大值和最小值以及平均值，讓實驗更具科學性。新一輪的教學改革，是引導學生使用高端的科學技術幫助學習，而不只是大約、可能的推測，我們用數(shù)據(jù)說話，證明猜想。雖然還有很多變量沒能完全控制，但我們讓學生經(jīng)歷這個過程，并思考本次實驗不是完全的實驗室實驗，還有影響實驗結果的因素，正確引導學生，這也是一種收獲。

3.在本節(jié)課中，呈現(xiàn)科學探究中變量控制、數(shù)據(jù)記錄與分析，并將數(shù)據(jù)轉化為可視化圖表，用簡單的坐標折線圖呈現(xiàn)變量之間的關系，將數(shù)學中的坐標圖、數(shù)學計算帶進科學課堂。

4.思維可視化教學手段的引入。在教學開始階段，用思維工具思維導圖發(fā)散思維，找到研究的問題、方法。