福建省泉州市豐澤區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué)潘山校區(qū) 何秀晶

過去，小學(xué)科學(xué)課程或者變成教師科普科學(xué)知識的課堂，或者成為教師引導(dǎo)學(xué)生做科學(xué)小實(shí)驗(yàn)的課堂，這樣的課堂都無法通過課堂教學(xué)有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)?；赟TEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)是一種能夠培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效教學(xué)途徑。

一、STEM理念

STEM是Science、Technology、Engineering、Mathematics這四個(gè)英語詞匯的縮寫。STEM教育就是讓學(xué)生面對真實(shí)情境中的問題，通過團(tuán)隊(duì)合作將科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）和數(shù)學(xué)（M）有機(jī)統(tǒng)一，運(yùn)用跨學(xué)科的知識與方法來解決復(fù)雜問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主性、主動(dòng)性和創(chuàng)造力。推進(jìn)STEM教育是全面提升小學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)教育質(zhì)量的重要抓手，符合小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的方向，對培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)具有極大的意義。

二、STEM課程案例分析

《簡易凈水器》是結(jié)合教科版小學(xué)科學(xué)六年級下冊《環(huán)境和我們》單元第六課《污水和污水處理》的“污水的處理工藝”知識點(diǎn)拓展延伸的主題STEM課程。引導(dǎo)學(xué)生利用身邊常見的材料設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡易有效的凈水器裝置，親歷污水凈化的活動(dòng)，掌握了解水凈化的常用方法。本主題課程中學(xué)生將像工程師一樣經(jīng)歷工程的設(shè)計(jì)、制作、測試、優(yōu)化迭代的過程，在綜合性、項(xiàng)目化的深度學(xué)習(xí)中，內(nèi)化整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)各學(xué)科的知識，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、創(chuàng)新能力、合作與溝通的能力。本主題包括以下活動(dòng)流程：

1.引入問題與確定需求

活動(dòng)一：創(chuàng)設(shè)情境，項(xiàng)目導(dǎo)入

視頻展現(xiàn)2018年超強(qiáng)臺風(fēng)“山竹”登陸前后的場景。臺風(fēng)過境暴雨洪澇過后，災(zāi)區(qū)自來水廠還沒來得及恢復(fù)供應(yīng)，而能作為生活用水的井水、河水又受污染導(dǎo)致污濁。作為“小小環(huán)境工程師”的你能幫助災(zāi)區(qū)的居民們設(shè)計(jì)一個(gè)簡易有效的凈水器嗎？從而導(dǎo)入項(xiàng)目任務(wù)：設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡易有效的凈水器。

活動(dòng)二：查閱資料，自主學(xué)習(xí)

小組使用平板電腦，連接網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單：我了解到的凈水器。小組分享交流調(diào)查結(jié)果。

2.調(diào)查研究與學(xué)習(xí)支持

活動(dòng)三：了解自來水廠的凈水流程

小組閱讀觀看平板電腦中自來水廠凈水流程的微課視頻及圖片文字資料，并討論交流以下問題：自來水廠凈水主要分為哪幾個(gè)步驟？凈水的每個(gè)步驟的目的是什么？你知道生活中哪些常見的材料物品可實(shí)現(xiàn)以上凈化功能？

小組匯報(bào)交流，其他小組認(rèn)真傾聽并提出各自的意見及建議。師小結(jié)自來水廠的凈水流程，并出示資料鏈接，著重介紹過濾和吸附的凈水方法。

活動(dòng)四：了解水樣質(zhì)量檢測方法

師出示閱讀資料，讓學(xué)生了解合格飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。引導(dǎo)小組用“看”（顏色、透明度、沉淀物、漂浮物）、“聞”（氣味）、“PH試紙檢測”（酸堿度）等以上方法觀察比較清水和污水的不同。

3.分析觀點(diǎn)與建立模型

活動(dòng)五：設(shè)計(jì)“簡易凈水器”

小組觀察“自助材料站”的材料特點(diǎn)，討論交流：選擇哪些材料，設(shè)計(jì)制作什么樣的凈水器呢？在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮些什么問題呢？師出示項(xiàng)目評價(jià)量表，各小組明確評價(jià)要求，并用量表中的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)去指導(dǎo)自己的設(shè)計(jì)。

活動(dòng)六：制作“簡易凈水器”

小組按照設(shè)計(jì)圖開展制作，師巡視并用希沃教學(xué)助手直播記錄各小組的制作過程。

4.測試優(yōu)化與解決問題

活動(dòng)七：“簡易凈水器”的性能測試

出示測試任務(wù)，小組領(lǐng)取活動(dòng)材料，各小組觀察記錄凈化前后水樣的質(zhì)量，以檢測自制的凈水器是否有效，及其凈化效率如何。收集匯總測試結(jié)果，根據(jù)測試的結(jié)果確定各組“凈化效果”和“凈化效率”的得分，并填入評價(jià)量表。

5.凈水器的展示與評價(jià)

活動(dòng)八：“簡易凈水器”的產(chǎn)品發(fā)布會

小組代表從以下幾個(gè)方面匯報(bào)展示項(xiàng)目成果，其他小組認(rèn)真傾聽并對他們的設(shè)計(jì)從可借鑒的地方或不足之處提出自己的看法，匯報(bào)的小組成員可做出相應(yīng)的解釋說明。根據(jù)評價(jià)量表評選出“最佳凈水獎(jiǎng)”“最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”。

（1）展示制作的凈水器，闡述設(shè)計(jì)意圖及測試的結(jié)果。

（2）設(shè)計(jì)制作過程中遇到了哪些困難？怎么解決的？

（3）你認(rèn)為你設(shè)計(jì)的凈水器還存在什么不足之處？怎么改進(jìn)？

（4）結(jié)合測試時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，你覺得還可以怎么調(diào)整提高凈水的效果和效率呢？

三、STEM課程教學(xué)策略分析

結(jié)合《簡易凈水器》案例的開發(fā)和實(shí)施過程，筆者認(rèn)為要開展基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，教師需要掌握這些方面的教學(xué)策略：

1.課程開發(fā)策略分析

課程開發(fā)的理念之，激發(fā)小學(xué)生的求知欲望。小學(xué)生具有好奇心強(qiáng)的特點(diǎn)。STEM課程要讓學(xué)生進(jìn)入一個(gè)學(xué)習(xí)情境，看到一個(gè)需要解決的問題，這個(gè)問題將成為學(xué)生需要解決的目標(biāo)。應(yīng)用這樣的方法，可以提高小學(xué)生的學(xué)習(xí)參與性、自主性。課程開發(fā)的理念之二，由易到難，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)困境。小學(xué)生在解決問題的過程中，會遇到種種學(xué)習(xí)困境。教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考，結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，找出解決問題的方法；培養(yǎng)學(xué)生的思維水平，讓學(xué)生能夠整合出解決問題的流程；引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，使學(xué)生能夠應(yīng)用科學(xué)的方法完成探索研究；鼓勵(lì)學(xué)生交流合作，讓學(xué)生在交流的過程中反思學(xué)習(xí)。在這一學(xué)習(xí)的過程中，使學(xué)生掌握科學(xué)理論、提高思維水平、掌握科學(xué)的技能、形成科學(xué)的態(tài)度。課程開發(fā)的理念之三，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這是STEM課程開發(fā)的重點(diǎn)。教師要在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生一邊學(xué)習(xí)科學(xué)理論知識，一邊讓學(xué)生結(jié)合自己的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，來整合過去學(xué)過的知識，應(yīng)用創(chuàng)新的思維來分析問題，提出解決問題的策略。比如在本次教學(xué)中，在學(xué)生發(fā)現(xiàn)了水資源污染的問題以后，教師引導(dǎo)學(xué)生自主地學(xué)習(xí)相關(guān)的理論資料，了解水資源污染的原因及解決水資源污染的方法。

2.課程結(jié)構(gòu)分析

STEM教育具有情境性特征，它不是教授學(xué)生抽象的學(xué)科知識，而是強(qiáng)調(diào)在豐富的生活情境中，讓學(xué)生獲得知識情境化應(yīng)用的能力，根據(jù)知識所處背景辨識問題本質(zhì)并靈活解決問題?；趯?shí)踐，吸收并借鑒工程設(shè)計(jì)流程，筆者認(rèn)為一個(gè)STEM課程應(yīng)包括以下結(jié)構(gòu)：

3.課程評價(jià)策略分析

傳統(tǒng)的總結(jié)性評價(jià)如紙筆試卷測驗(yàn)，只能判斷學(xué)生的知識掌握情況，無法對學(xué)生在STEM課程中綜合能力的提高做出整體性評價(jià)。完整的STEM評價(jià)系統(tǒng)需要形成性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合?？筛鶕?jù)實(shí)際課程內(nèi)容擬訂評價(jià)指標(biāo)，制定評價(jià)量表，采用自評、互評、師評的方式完成評價(jià)。這種形成性評價(jià)可有效追蹤評價(jià)出學(xué)生STEM能力的變化。

總之，基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)是一種能夠全面提高學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)方法。將STEM教育理念融入小學(xué)科學(xué)教育中去，可強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力，增強(qiáng)應(yīng)用知識解決真實(shí)問題的能力，進(jìn)而不斷發(fā)展，為國家培養(yǎng)越來越多的科學(xué)技術(shù)人才。