曾坤宗

摘 要：文章剖析了小學科學課堂STEM教育導學四策略，深入淺出地闡述了科學教師應如何引導學生進行科學知識探究。只有這樣，才能發(fā)揮學生主觀能動性，引發(fā)學生進行科學思維活動，培養(yǎng)學生獲取和處理科學信息的能力，提高學生分析和解決科學問題的能力，逐漸提升學生的科學素養(yǎng)。

關鍵詞：STEM;探究過程;導學;科學素養(yǎng)

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：A 收稿日期：2019-04-17 文章編號：1674-120X（2019）24-0121-02

STEM是指用科學、數(shù)學知識和技術，以工程思維解決問題。STEM教育的核心是“發(fā)現(xiàn)問題—思考、設計解決方法—利用科學、技術、數(shù)學知識解決問題”。

在科學教學中實施STEM教育有效課堂探究教學活動，可以引發(fā)學生進行積極的科學探究活動。教師應緊扣科學教學的各學段目標，結(jié)合學生已有的科學認知，靈活利用實驗研究器材，讓學生在“做中學”，在“學中做”，以激發(fā)學生的科學探究動機，使學生能夠積極搜索科學探究信息，重視有價值的科學認知沖突。努力培養(yǎng)學生分析與解決科學問題的能力，使學生從中發(fā)現(xiàn)科學知識、規(guī)律，豐富外在的科學實驗操作經(jīng)驗，內(nèi)化探究科學知識的活動意愿，掌握科學知識的探究方法與策略。學生再通過自我反思與評價，以及能力的遷移，進一步提升科學素養(yǎng)。

一、巧用情境質(zhì)疑，激發(fā)探究動機

教師采取STEM課堂教學策略，把小學科學教材中的圖文以靈動多樣的形式呈現(xiàn)，創(chuàng)設富有童趣的圖文情境，引發(fā)學生進行科學知識探究的情感，激發(fā)學生進行科學知識探究的動機。學生在直觀的多媒體影像情境中，通過觀察、感知與合作交流過程，找到現(xiàn)實生活與已有經(jīng)驗的認知沖突，積極參與學習共同體的分析與探討，解決科學知識的問題，形成邏輯性和嚴謹性的科學探究思維，逐漸增強探究科學知識的能力，凸顯STEM教學操作思路“情境創(chuàng)設”環(huán)節(jié)。

例如，教學蘇教版小學科學“做酸奶”活動2——認識細菌的基本形態(tài)時，學生從活動1“做酸奶”的親歷探究過程，初步明白牛奶制成酸奶的原因是細菌（酸乳菌）的存在。教師運用STEM活動策略，引發(fā)學生提出質(zhì)疑：“細菌（酸乳菌）到底是什么樣子？形狀是否多樣化？在生活中是否處處存在著細菌呢？”為了取得較好的學習效果，教師激發(fā)學生積極探究，把教材中介紹的桿狀細菌、球狀細菌、螺旋狀細菌，運用動畫進行演示，輔以細菌小精靈娓娓介紹，制成生動、具體、直觀的動畫演示課件。從動畫演示過程中，學生了解了各種形態(tài)細菌的基本作用。通過觀察多媒體屏幕上放大的各種細菌圖片，學生自主運用科學的語言，敘述細菌的外形特點，進一步了解細菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)。學生通過學習共同體相互交流、相互彌補觀察上的不足，實現(xiàn)小組成員的共同進步，學生掌握了3種細菌的基本形態(tài)。

又如，教學蘇教版小學科學“使沉在水里的物體浮起來”時，學生把土豆放進小組裝有水的燒杯中，觀察會有什么現(xiàn)象。當觀察土豆沉入杯底這一現(xiàn)象時，學生注意觀察教師的操作，把土豆放入裝有水（其實是較濃的鹽水）的燒杯中，發(fā)現(xiàn)土豆略沉入水中后又往上升，結(jié)果懸浮在水面上。這一下子激發(fā)了學生的探究興趣，到底是怎么回事？同樣的操作，卻有不一樣的結(jié)果。學生的認知有了沖突，探究的欲望特別強烈。當教師說出是鹽水時，學生覺得不可思議，都想通過實驗來驗證一下。即使是看過死海奇特之處的學生，也因沒有鹽水能使土豆浮起來的實踐經(jīng)驗，都躍躍欲試。教師創(chuàng)設情境激發(fā)學生探究欲望，自然會幫助學生形成科學探究的意識。

二、善用探究問題，親歷自主建構(gòu)

STEM教學活動策略注重引導學生進行自主探究活動過程，注重學生在探究行為、情感以及認知上的互動，注重發(fā)展學生的科學知識和技能。教師在運用STEM教學活動策略時，要靈活地采取STEM科學探究方式，引導學生在學習共同體里自主感知與體驗教材內(nèi)容，自主對科學現(xiàn)象進行觀察，從觀察與分析中獲取科學信息，從實踐探究中處理科學信息。學生深入論證科學問題，自主運用科學思維與他人進行討論，再通過橫向互動交流活動，形成探究觀點互補，實現(xiàn)共同促進，從而親歷了和完善了科學知識概念建構(gòu)的過程。

例如，教學蘇教版小學科學“給蠶寶寶記日記”時，通過STEM導學策略，學生從探究情境中提出問題：“蠶寶寶長大后是什么樣子？有什么變化？”學生基于科學探究問題和活動內(nèi)容要求，根據(jù)活動1到活動6的每個環(huán)節(jié)，對蠶寶寶的生長過程進行細致的觀察、思考，把每一次的活動觀察發(fā)現(xiàn)和結(jié)果，運用科學語言進行描述。學生在學習共同體中自主完成探究活動1至活動6，了解了蠶卵到蠶蛾的變化過程，掌握了蠶卵的外部特征、蠶卵孵化過程的變化、不同齡蠶幼蟲外形特點、蠶蛹和蠶蛾的外形特點。在“討論”探究教學環(huán)節(jié)里，學生根據(jù)科學探究問題：蠶一生經(jīng)歷了哪些生長階段？每個生長階段各有什么特點？回顧了活動1至活動6的探究過程，學生列舉出自己的觀察與探究結(jié)果。如闡述自己在活動1“蠶寶寶的出生”的觀察探究活動，講述了怎樣自主觀察、搜集數(shù)據(jù)、運用數(shù)據(jù)分析與處理，如何總結(jié)蠶的體長變化規(guī)律。闡述活動4“蛹”探究過程時，學生敘述觀察到蠶蛹的外形特點，提出許多有關蠶蛹的問題，在學習共同體中讓大家一起想辦法尋找答案。通過觀察與比較、分析與整理、概括與總結(jié)的科學探究活動，學生掌握了蠶在生長過程中的規(guī)律，以及科學探究的基本方法。

又如，在教學蘇教版小學科學“聲音的傳播”時，教師帶領學生做“不同物質(zhì)的傳聲效果不同”實驗。讓學生分別隔著沙子、水和空氣做傳播聲音效果的實驗，對傳聲效果從好到差進行排序。學生仔細傾聽，反復實驗和比較。小組內(nèi)成員都做了這個實驗，充分表達自己的新發(fā)現(xiàn)、新推測，最終統(tǒng)一認識，得出結(jié)論，所有物體都能傳遞聲音，不同的物體傳遞聲音的本領不一樣。

三、利用實驗材料，完善認知規(guī)律

STEM教學活動策略要求教師注重對科學實驗材料的選擇，讓學生根據(jù)科學探究任務，掌握實驗探究需要選擇材料的初步方法，思考如何更好地利用實驗材料進行規(guī)范化操作。通過自主合作學習，學生設計較為完整的實驗操作方案，明白了實驗操作應注意哪些操作事項、如何正確使用操作方法等，進而獲得準確而科學的實驗結(jié)果。STEM導學策略要求學生通過合作學習活動，自主從科學實驗現(xiàn)象中尋找和發(fā)現(xiàn)科學信息，提出科學探究問題，形成質(zhì)疑意識，在實驗中理性操作、理性思考，逐步完善科學認知規(guī)律。

例如，教學蘇教版小學科學“蠟燭的變化”時，活動1的科學探究目標，主要是讓學生了解物質(zhì)在形態(tài)方面的變化，以及產(chǎn)生新物質(zhì)的變化過程。STEM導學策略要求學生根據(jù)教材內(nèi)容需求和每個活動探究目標，互動合作設計完整的操作方案，合理選擇實驗材料，積極開展實踐探究?；顒?“尋找身邊的物質(zhì)變化”，學生自主選擇生活中熟悉的事物，在課外活動或家庭生活的時間里，自由選擇一種或多種物質(zhì)，如沖泡奶粉、糖水，觀察蔬菜從生到炒熟的過程，煎蛋、放鹽進水等，仔細觀察這些物質(zhì)變化現(xiàn)象，并做好過程記錄，特別標注變化的證據(jù)。課堂上，學生相互交流，嘗試描述以上這些生活中熟悉物質(zhì)變化前后的現(xiàn)象，以及變化過程，進一步明白物質(zhì)會發(fā)生變化，變化前后的性質(zhì)與狀態(tài)決然不同。在課堂合作互動探究活動中，學生自由選擇“在裝有白醋的玻璃杯中放入一個生雞蛋”或“往澄清的石灰水吹氣”，設計互動合作方案，探討實驗操作注意事項和如何正確使用操作方法，做好實驗分工，讓實驗探究有序、順利進行。學生合理選擇材料和經(jīng)歷實驗方案的設計過程，就是STEM教育中的工程問題，學生再進行實驗探究活動，能更深刻地領悟不同的物質(zhì)。它們的變化現(xiàn)象各不相同，學生在這一過程中有效地完善了科學認知。

四、使用反思評價，形成自我監(jiān)控

STEM教育教學觀點認為，教師使用反思、總結(jié)與評價策略，是貼近課堂教學活動舉一反三的杠桿，可以使學生在科學思維探究上形成自我評價，也能促使學生的自我意識得到充分的表達。學生必須熟悉科學知識學習活動的評價標準，學會對探究過程進行反思與總結(jié)。學生要帶著反思與評價標準在學習共同體里合作學習、探究科學知識，形成一股相互幫助、相互競爭、相互促進的學習氛圍。教師適時使用反思與評價策略，隨時針對性地指出學生不足與優(yōu)點，學生自然積極深入思考探究。學生思維的廣度和深度不斷地拓展，從而確?？茖W實驗探究有序而高效。教師也要善于指導學生對科學課堂探究過程進行總結(jié)性的自評與互評，讓學生學習科學知識的主體地位和功能得到發(fā)揮。

例如，教學蘇教版小學科學“能量的轉(zhuǎn)換”時，學生在進行“燃燒花生米使水溫升高”的實驗前，應先掌握此次科學實驗的目的，并做好實驗前的各種材料準備，如三腳架、石棉網(wǎng)、細鐵絲、花生米、燒杯（內(nèi)裝水50ML）、打火機、蠟燭、溫度計等，然后安靜等待教師指導實驗活動。學生應了解各實驗器材的使用方法及用途，并聆聽教師講解實驗要求和實驗過程;學習要進行小組討論交流，設計實驗方案，虛心聽取其他同學的不同意見，并及時發(fā)表自己的觀點。教師也應提醒學生實驗過程中的科學合理操作及安全注意事項。學生熟悉操作過程后，積極參與分組動手實驗，如用細鐵絲扎花生米、點燃花生米等，以及先后測兩次水溫，計算一?；ㄉ兹紵D(zhuǎn)換成的能量能使50ML的水溫升高多少度等。小組成員認真觀察、討論，及時做好觀察記錄，實驗過程中保持實驗課桌、教室的整潔。學生實驗探究結(jié)束時，師生共同對此次實驗探究過程進行過程性評價與反思、總結(jié)活動。反思與評價參與探究的積極程度、是否勤于動手操作、是否積極觀察思考交流、實驗時間調(diào)控是否適度、是否整潔收放實驗器材等方面。通過互動評價、反思與總結(jié)活動，學生發(fā)現(xiàn)科學實驗探究的不足和長處，進一步參與科學知識探究的強烈動機被激發(fā)，學生的個性潛力得以挖掘。這個過程提升了學生實驗操作能力，促使學生形成科學探究思維。

教師應貼近STEM科學探究導學策略，關注學生科學探究動機與認知沖突，適時調(diào)整相應的STEM教學指導策略，使學生能主動探究、主動分析與思考、主動概括和提煉科學概念，自主建構(gòu)豐富的科學知識和實踐活動經(jīng)驗。這樣學生的自我評價與反思科學探究過程的能力得以提升，最終提升了科學素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]金 鑫.科學教育重在探究——基于科學探究的小學科學教學策略探析[J].小學科學（教師版），2015（2）：19.

[2]蘇步青.讓科學探究更貼近學生生活[J].長春教育學院學報，2015（3）：154-155.

[3]曹 華.注重探究過程，培養(yǎng)科學素養(yǎng)[J].甘肅教育，2017（22）：113.