周勇 陳春梅

當(dāng)今世界，STEM（ Science 科 學(xué)、Technology 技 術(shù)、Engineering 工 程、 Mathematics 數(shù)學(xué)的英文縮寫）教育逐漸成為基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育的一門新興課程，受到各國的關(guān)注和重視，并把STEM教育作為教育改革的重點(diǎn)方向。我校作為江蘇省STEM項(xiàng)目試點(diǎn)校，也對(duì)STEM教育進(jìn)行了實(shí)踐推廣，把融入科學(xué)教育作為改革的突破點(diǎn)，進(jìn)行了卓有成效的改革。

一、在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中突出STEM教育的探究性

科學(xué)課是一門注重探究的課程?？茖W(xué)的探究是為了理性地認(rèn)識(shí)世界。STEM的探究則要綜合運(yùn)用多門學(xué)科知識(shí)，在沒有專門的STEM課程的當(dāng)下，科學(xué)課與STEM教育融合是一條很好的途徑。在科學(xué)課上，我們注重讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，設(shè)計(jì)探究方案，挖掘知識(shí)點(diǎn)。例如，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)冬天我們穿棉衣覺得暖和，夏天穿棉衣覺得熱得受不了，棉衣是不是產(chǎn)生了熱量？棉衣到底產(chǎn)不產(chǎn)生熱量呢？讓學(xué)生自己合作設(shè)計(jì)研究方案，學(xué)生最初的方案是，有的同學(xué)用棉衣或棉花裹住一杯開水和溫度計(jì)，觀察溫度計(jì)讀數(shù)的變化;有的同學(xué)用棉衣或棉花裹住一杯冰激凌或雪糕之類低于常溫的物體和溫度計(jì)，觀察溫度計(jì)讀數(shù)的變化;有的同學(xué)用棉衣或棉花裹住一個(gè)室溫物體和溫度計(jì)，觀察溫度計(jì)讀數(shù)的變化。裹住開水的組實(shí)驗(yàn)結(jié)論是棉衣不產(chǎn)生熱量還吸收熱量;裹住低于常溫物體的組實(shí)驗(yàn)結(jié)論是棉衣產(chǎn)生熱量;裹住室溫物體的組實(shí)驗(yàn)結(jié)論是棉衣不產(chǎn)生熱量。學(xué)生在探究的過程中，需要融合科學(xué)（熱傳遞理論）、技術(shù)（物體包裹、溫度計(jì)使用）、工程（研究方案制訂）、數(shù)學(xué)（正確讀數(shù)）等學(xué)科。面對(duì)三種結(jié)論我們?cè)趺唇忉屇?？此時(shí)組織學(xué)生討論物體溫度的高低，順理成章地得出熱傳遞的理論。STEM教育本身就是多學(xué)科相互融合的教育，學(xué)生在探究的過程綜合運(yùn)用多個(gè)學(xué)科知識(shí)，促進(jìn)其科學(xué)探究能力的提升。

這個(gè)世界許多的東西對(duì)于小學(xué)生來說是新鮮的，他們充滿了好奇，他們想探究奧秘。我們要尊重孩子的發(fā)展，引導(dǎo)他們綜合運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來探索未知的領(lǐng)域，發(fā)展他們的思維能力，解決他們心中的疑惑，發(fā)展他們的探究能力。

二、針對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中工程類內(nèi)容突出設(shè)計(jì)目標(biāo)

教學(xué)《建高塔》一課時(shí)，討論提出活動(dòng)要求：用什么建？（規(guī)定可以用不大于25厘米的小棒子、不大于500毫升的礦泉水瓶、沙子作為主要建筑材料，連接材料繩子、皮筋、雙面膠）。高度的確立，是垂直高度，不是斜面的長(zhǎng)度。塔的評(píng)價(jià)指標(biāo)：不容易倒（穩(wěn)定），抗風(fēng)能力測(cè)試;框架結(jié)實(shí)不變形。

明確了目標(biāo)以后，圍繞工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)生在搭建高塔的活動(dòng)中動(dòng)手動(dòng)腦。不斷更新自己的認(rèn)知，起初只是以為不斷疊加就可以達(dá)到高的目的，在搭建的過程中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定才能達(dá)到高度，層與層之間的連接很重要。重心、形狀與抗彎曲能力等一連串的知識(shí)伴隨著模型的建造而更新，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。通過測(cè)試、評(píng)估及優(yōu)化等環(huán)節(jié)，學(xué)生理解了工程概念。

STEM教育往往依托一個(gè)項(xiàng)目，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的完成。在科學(xué)教材中有許多內(nèi)容本身就是注重項(xiàng)目實(shí)踐的，例如“設(shè)計(jì)小車”“造紙橋”等。在教學(xué)這些課程內(nèi)容時(shí)，我們只要有意識(shí)地融入STEM教育，綜合運(yùn)用多門學(xué)科知識(shí)和能力，就可以更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

三、推行STEM教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

小學(xué)生的想象力是豐富的，然而經(jīng)常是夸張式的。想象力往往又是創(chuàng)新的源泉，在既保護(hù)他們的想象力的同時(shí)，又要合理發(fā)展他們的創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，我們采用了活動(dòng)圖法，確定活動(dòng)前需要做什么、活動(dòng)中做什么、活動(dòng)后做什么、怎么評(píng)價(jià)這次科學(xué)活動(dòng)。學(xué)生通過活動(dòng)流程找出問題，分析問題，找到解決問題的方法;并學(xué)會(huì)通過流程分析，將復(fù)雜的任務(wù)分解，逐步找到解決問題的方法，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如做點(diǎn)亮小燈泡實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前問學(xué)生需要哪些器材，而不是由教師事前直接準(zhǔn)備好，這樣學(xué)生就會(huì)分析燈泡的大小、電池電壓，尋找易于連接的導(dǎo)線，為了方便實(shí)驗(yàn)甚至有人還拆了自己的手電筒。他們經(jīng)過認(rèn)真分析很容易發(fā)現(xiàn)器材的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)前就會(huì)對(duì)材料按需要進(jìn)行改變。小學(xué)生創(chuàng)新往往是從微創(chuàng)新開始，對(duì)現(xiàn)有材料、工具等做微小的變化，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品再設(shè)計(jì)，有的甚至就是復(fù)制現(xiàn)有作品，一開始很難有顛覆性的創(chuàng)造，但是他們創(chuàng)新思維的在萌發(fā)，這正是我們進(jìn)行STEM 教育所期盼的。他們?cè)谡交顒?dòng)中還會(huì)發(fā)現(xiàn)不足與問題，通過不斷地動(dòng)腦解決問題、探索創(chuàng)新，他們良好的創(chuàng)新思維習(xí)慣在慢慢養(yǎng)成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整理器材、整理記錄、活動(dòng)評(píng)價(jià)必不可少，除對(duì)養(yǎng)成習(xí)慣很重要外，在收拾整理的過程中他們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多技巧;尤其是對(duì)活動(dòng)的評(píng)價(jià)，可以幫助學(xué)生全面完整地認(rèn)識(shí)本次活動(dòng)，找到自己的創(chuàng)新點(diǎn)，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)與創(chuàng)造。

通過以上的改革，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課既能看到學(xué)生主體作用的發(fā)揮，還能看到知識(shí)融通與應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、物化實(shí)踐與表達(dá)等STEM教育所追求的核心素養(yǎng)。小學(xué)科學(xué)與STEM教育有機(jī)融合，加強(qiáng)了學(xué)生多種知識(shí)與技能的融合，可以有效提升小學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的形成。