莊麗情

【摘要】《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“小學(xué)科學(xué)是一門探究性課程。”小學(xué)科學(xué)課程把探究活動(dòng)作為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，強(qiáng)調(diào)從學(xué)生熟悉的日常生活出發(fā)，通過學(xué)生親身經(jīng)歷動(dòng)手動(dòng)腦等實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)習(xí)知識(shí)，提高能力。本文以五年級(jí)《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》為例，詳細(xì)闡述基于STEM理念如何開展小學(xué)科學(xué)家庭實(shí)驗(yàn)，結(jié)合活動(dòng)效果，對(duì)開展相關(guān)研究提出可供參考的實(shí)施建議。

【關(guān)鍵詞】STEM;小學(xué)科學(xué)家庭實(shí)驗(yàn);種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

一、課程開展背景

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過跨學(xué)科式的探究活動(dòng)，在情境中動(dòng)手實(shí)踐，建構(gòu)知識(shí)提升能力。科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)踐性課程，探究活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式。小學(xué)科學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生像科學(xué)家那樣親身經(jīng)歷科學(xué)探索實(shí)踐過程，綜合運(yùn)用不同領(lǐng)域的知識(shí)和方法，解決日常生活問題。綜合比較可以發(fā)現(xiàn)二者高度契合，STEM理念與小學(xué)科學(xué)的融合能夠?yàn)樾W(xué)科學(xué)回歸生活情境創(chuàng)造了無(wú)限可能。

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要形式，傳統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是指課堂上的實(shí)驗(yàn)，包括教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)，然而在實(shí)際教學(xué)中，并非所有實(shí)驗(yàn)都適合在課堂上開展，如，低年級(jí)的種植鳳仙花、養(yǎng)蠶，高年級(jí)的種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)、做一個(gè)生態(tài)瓶等，學(xué)生需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行持續(xù)觀察，只靠課堂實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要將實(shí)驗(yàn)延至課外。那么，開展家庭實(shí)驗(yàn)就是解決這種情況的有效途徑?；赟TEM理念開展的小學(xué)科學(xué)家庭實(shí)驗(yàn)探索是推進(jìn)小學(xué)科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，本文以五年級(jí)《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》為例，通過對(duì)課程整體設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述，旨在交流，以期為同行開展相關(guān)研究提供參考。

二、《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》課程整體設(shè)計(jì)

（一）課程概述

《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》是教科版科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第一單元第一課時(shí)和第二課時(shí)的內(nèi)容，這兩課主要是探究種子發(fā)芽需要的條件，教材的設(shè)置是讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題、進(jìn)行假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察記錄、匯報(bào)交流等探究過程，種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)需要持續(xù)觀察一個(gè)星期左右，非常適合開展家庭實(shí)驗(yàn)探究。

五年級(jí)的學(xué)生已有種植鳳仙花的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)植物生長(zhǎng)的基本條件也有所了解，但對(duì)于種子發(fā)芽需要什么條件并沒有進(jìn)行科學(xué)的研究。此次家庭實(shí)驗(yàn)用生活中熟悉的綠豆進(jìn)行探究。在實(shí)驗(yàn)的過程中，通過交流分享，讓學(xué)生意識(shí)到需要注意實(shí)驗(yàn)的公平性。因此，需要控制變量，這正是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)，學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過程中應(yīng)用知識(shí)解決問題。

（二）教學(xué)過程

《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》分為三個(gè)階段：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展家庭實(shí)驗(yàn)、整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是第一課時(shí)，開展家庭實(shí)驗(yàn)用時(shí)一個(gè)星期，由學(xué)生在家完成，實(shí)驗(yàn)完成后第二課時(shí)整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

很多植物的一生是從種子發(fā)芽開始的，種子發(fā)芽需要什么條件？學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，自然而然會(huì)聯(lián)系到水分、空氣、陽(yáng)光等條件，可以做出合理的猜測(cè)。如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，這就需要確定研究的問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。教材以種子發(fā)芽和水分的關(guān)系為例，制訂了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。

筆者在課堂上先采用師生問答的形式，引導(dǎo)學(xué)生思考探究種子發(fā)芽與水分的關(guān)系，需要將種子分成兩組，一組給水，一組保持干燥，進(jìn)行對(duì)比觀察，看看哪組種子發(fā)芽。然后，小組討論實(shí)驗(yàn)需要注意什么，綜合全班同學(xué)的想法，完善實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生提出在實(shí)驗(yàn)中要注意公平性，兩組種子除了水分的條件不同，其他條件應(yīng)該保持一致。學(xué)生還提出每組至少需要3粒種子，如果只用一粒種子，種子沒有發(fā)芽，有可能是因?yàn)榉N子本身不能萌發(fā)，而非實(shí)驗(yàn)條件所致，這樣的做法更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過設(shè)計(jì)種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)探究要嚴(yán)謹(jǐn)，需要注意控制變量，初步了解對(duì)照實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程正是STEM理念所倡導(dǎo)的立足生活，解決問題。

2.開展家庭實(shí)驗(yàn)

種子發(fā)芽可能需要水分、空氣、陽(yáng)光、溫度等條件。筆者讓學(xué)生自由選擇感興趣的條件進(jìn)行探究，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案開展家庭實(shí)驗(yàn)，并將每天的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以拍照、錄制視頻等方式上傳到“班級(jí)小管家”進(jìn)行每日打卡。

根據(jù)學(xué)生打卡，整理發(fā)現(xiàn)，全部50個(gè)學(xué)生都選擇了感興趣的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行探究，主要集中在探究種子發(fā)芽是否需要水分、空氣、溫度和陽(yáng)光等條件，很多學(xué)生甚至做了多組實(shí)驗(yàn)，種子發(fā)芽情況整理如下表1：

在學(xué)生開展家庭實(shí)驗(yàn)的過程中，筆者主要對(duì)學(xué)生每天的打卡進(jìn)行評(píng)價(jià)，收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，整理如下：

（1）在第一天的實(shí)驗(yàn)打卡中，孩子們的思維沒有受限于課本中的綠豆種子，而是出現(xiàn)了綠豆、紅豆、黃豆、黑豆、花生、玉米等多種常見的種子，不同種類的種子讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加可靠。

（2）第一天的實(shí)驗(yàn)方案五花八門，絕大部分學(xué)生能注意實(shí)驗(yàn)中要設(shè)置兩組進(jìn)行比較，只改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件，做到實(shí)驗(yàn)中控制變量。然而，有個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)，但同時(shí)改變了多個(gè)條件，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置不合理，如有水分低溫和無(wú)水分常溫比較，這些都是實(shí)驗(yàn)中很好的錯(cuò)誤案例。

（3）學(xué)生將每天的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)到“班級(jí)小管家”打卡，同學(xué)們可以互相評(píng)論點(diǎn)贊。在第二天的打卡中，就發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生已經(jīng)修正自己的實(shí)驗(yàn)方案，而這正是學(xué)生在打卡中通過觀察別人的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了自己的問題、從而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過程。

設(shè)計(jì)意圖：通過家庭實(shí)驗(yàn)打卡，學(xué)生交流分享，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中理解對(duì)照實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)。短短一個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)打卡，所有學(xué)生都完整地經(jīng)歷了種子發(fā)芽的全過程，并且學(xué)會(huì)了用文字、照片、視頻等方式記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，打卡交流的過程中，很多學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)自身不足，自我改進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)中滲透了STEM教育改進(jìn)優(yōu)化的理念。

3.整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

家庭實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這是完成的科學(xué)探究過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過整理、分析、交流、分享實(shí)驗(yàn)過程，從而知道種子發(fā)芽需要的條件。在實(shí)際教學(xué)中，整理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果以匯報(bào)課的形式開展，讓學(xué)生分組，提前整理小組實(shí)驗(yàn)成果，搜集相關(guān)資料，通過PPT、視頻或者實(shí)物展示，進(jìn)行課堂上的分享交流、答疑解惑。

課堂上學(xué)生分組匯報(bào)，將小組成員的實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總整理，通過比較全班種子發(fā)芽情況，不難發(fā)現(xiàn)種子發(fā)芽是需要水分、空氣和適宜的溫度，而陽(yáng)光并不是必要條件。學(xué)生在臺(tái)上匯報(bào)的同時(shí)，也跟臺(tái)下的學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，借此解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)中提出的諸多問題。如種子發(fā)芽不需要陽(yáng)光，那種子發(fā)芽需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自于哪里？經(jīng)過解釋，學(xué)生們才明白，原來(lái)種子發(fā)芽的時(shí)候的營(yíng)養(yǎng)由子葉提供，此時(shí)沒有長(zhǎng)出來(lái)葉子，也就不需要陽(yáng)光進(jìn)行光合作用。

在學(xué)生匯報(bào)完成后，學(xué)生們總結(jié)出種子發(fā)芽的必要條件，同時(shí)也引發(fā)了大家的思考，種子發(fā)芽后的成長(zhǎng)需要什么條件，并且根據(jù)之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析發(fā)芽后的豆苗可能需要陽(yáng)光，針對(duì)這一假設(shè)，再次討論該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行進(jìn)一步探究，正是第三課時(shí)《觀察綠豆芽的生長(zhǎng)》的內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：這是一節(jié)融合了STEM理念的匯報(bào)課，經(jīng)過一節(jié)課的成果展示分享，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)分析得出科學(xué)結(jié)論。也深刻認(rèn)識(shí)了對(duì)照實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究中常用了實(shí)驗(yàn)方法，明確嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)的重要性。

三、總結(jié)與反思

此次家庭實(shí)驗(yàn)最大的特點(diǎn)是充分體現(xiàn)了STEM理念的開放性、自主性、實(shí)踐性。讓學(xué)生自由探究，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，收到的反饋是令人驚喜的，

開放性主要體現(xiàn)在學(xué)生探究條件和實(shí)驗(yàn)材料不受限于書本，學(xué)生根據(jù)生活常識(shí)思考種子發(fā)芽可能需要什么條件，并自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。探究了水分、溫度、陽(yáng)光、空氣等多個(gè)條件。同時(shí)，此次實(shí)驗(yàn)學(xué)生用到的種子類別很多，綠豆、黃豆、紅豆、花生，甚至還有鷹嘴豆、黑豆、玉米等，實(shí)驗(yàn)用的器皿也是五花八門，一次性杯子、礦泉水瓶、碗、酸奶盒、學(xué)生早餐用過的塑料碗等，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的開放性。

自主性主要體現(xiàn)在家庭實(shí)驗(yàn)和匯報(bào)課上。家庭實(shí)驗(yàn)是全班全員參與，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案自主探究，完整地經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的過程。匯報(bào)課以學(xué)生為主體，讓學(xué)生上臺(tái)展示分享，通過生生對(duì)話將知識(shí)講解清楚，努力做到讓學(xué)生做課堂的主人。這一次的匯報(bào)學(xué)生積極性很高，很多學(xué)生每天打卡拍照錄視頻解說(shuō)，查閱了課外資料，甚至做了PPT展示，在課堂上匯報(bào)，解答同學(xué)的問題。

實(shí)踐性貫穿科學(xué)探究的全過程，從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、記錄觀察、整理數(shù)據(jù)、分析匯報(bào)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都由學(xué)生親身經(jīng)歷完成，學(xué)生在選種、播種、澆水、觀察種子發(fā)芽的過程中，感受到科學(xué)探究的魅力。實(shí)驗(yàn)中為了解決出現(xiàn)的問題，學(xué)生還會(huì)主動(dòng)去查閱資料，反復(fù)查證。經(jīng)過這次的家庭實(shí)驗(yàn)，掌握了科學(xué)探究的基本步驟，學(xué)生的科學(xué)概念和科學(xué)素養(yǎng)都得到了很大的提升。

四、開展家庭實(shí)驗(yàn)的實(shí)施策略

家庭實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課堂的有效延伸，能夠激發(fā)學(xué)生探究熱情，提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)?；赟TEM理念開展家庭實(shí)驗(yàn)，要結(jié)合課堂教學(xué)，從實(shí)際問題出發(fā)，經(jīng)歷完整的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過程，讓家庭實(shí)驗(yàn)真正成為拓展科學(xué)課堂探究活動(dòng)的有效途徑。

（一）選題立足課堂教學(xué)，貼近生活實(shí)際

小學(xué)科學(xué)開展家庭實(shí)驗(yàn)，要考慮實(shí)驗(yàn)的選題，要有趣味性，要貼近生活實(shí)際，盡可能實(shí)驗(yàn)材料易得，學(xué)生容易操作。因此家庭實(shí)驗(yàn)的選題要結(jié)合課堂教學(xué)，在開展家庭實(shí)驗(yàn)前，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)刂v解，讓學(xué)生在回家實(shí)驗(yàn)前就明白實(shí)驗(yàn)操作的要領(lǐng)和注意事項(xiàng)。例如，本課《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》，筆者利用一節(jié)課的時(shí)間跟孩子們一起設(shè)計(jì)“種子發(fā)芽與水分的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生正確理解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，學(xué)會(huì)舉一反三，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究其他條件。

（二）充分爭(zhēng)取家長(zhǎng)配合，實(shí)現(xiàn)家校共育

家庭實(shí)驗(yàn)的開展需要家長(zhǎng)的支持和配合。很多實(shí)驗(yàn)需要家長(zhǎng)給予支持，例如養(yǎng)蠶、做一個(gè)生態(tài)瓶等實(shí)驗(yàn)，都需要家長(zhǎng)同意才能順利開展。為了最大限度爭(zhēng)取家長(zhǎng)的配合，筆者在每學(xué)期的家長(zhǎng)會(huì)上都跟家長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)小學(xué)科學(xué)開展實(shí)驗(yàn)的必要性和重要性，在平時(shí)也會(huì)和家長(zhǎng)溝通交流孩子們的實(shí)驗(yàn)情況。在每一次家庭實(shí)驗(yàn)開展之前，筆者會(huì)將此次實(shí)驗(yàn)的要求通過作業(yè)平臺(tái)發(fā)布，讓家長(zhǎng)清楚實(shí)驗(yàn)操作的流程，在孩子遇到困難的時(shí)候可以提供幫助和指導(dǎo)。例如，《動(dòng)物的一生》需要觀察蠶的生長(zhǎng)變化，家長(zhǎng)們都積極地給孩子購(gòu)買蠶和桑葉。

（三）教師及時(shí)跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)

很多家庭實(shí)驗(yàn)需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完成，小學(xué)生往往沒有耐心進(jìn)行持續(xù)性的觀察，這就需要教師及時(shí)跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的亮點(diǎn)和不足進(jìn)行評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生通過手抄報(bào)、思維導(dǎo)圖、小報(bào)告、觀察日記等方式記錄實(shí)驗(yàn)過程，在實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)課、作品展示會(huì)上和同學(xué)們交流，借此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情。例如，五年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》時(shí)，種子發(fā)芽需要3-7天，學(xué)生們通過書面、口頭、拍照、錄制視頻等方式在班群中進(jìn)行每日分享，教師和學(xué)生都可以評(píng)論點(diǎn)贊，實(shí)驗(yàn)匯報(bào)課上學(xué)生們將實(shí)驗(yàn)過程整理，做成PPT或者視頻等進(jìn)行課堂上的展示交流，互動(dòng)評(píng)價(jià)有效地提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

（四）關(guān)注學(xué)生習(xí)慣養(yǎng)成，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

小學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣濃厚，然而很多學(xué)生是抱著動(dòng)手玩一玩的心態(tài)做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于為什么做實(shí)驗(yàn)、具體怎么做目的性不明確，做完實(shí)驗(yàn)進(jìn)行匯報(bào)的時(shí)候不會(huì)表達(dá)，甚至不知道為何而做，實(shí)驗(yàn)流于“做”的表面，所以培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣就顯得尤為重要。借助家庭實(shí)驗(yàn)，可以讓每一個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手，親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的每一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，教師在開展家庭實(shí)驗(yàn)的過程中，要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行跟蹤，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)做得好的及時(shí)表?yè)P(yáng)肯定，對(duì)做得不理想的要進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中培養(yǎng)良好的習(xí)慣。

五、結(jié)語(yǔ)

STEM教育強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，在小學(xué)科學(xué)課程中融入STEM理念，重點(diǎn)在于讓學(xué)生能夠親身體驗(yàn)探究活動(dòng)，在活動(dòng)中建構(gòu)知識(shí)，提高能力。家庭實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效延伸，教師在教學(xué)中應(yīng)該選擇合適的項(xiàng)目開展實(shí)驗(yàn)，以此提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]武艷霞.基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)[D].西華師范大學(xué)，2017.

[2]董利.基于STEM的小學(xué)高年級(jí)科學(xué)課教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].重慶師范大學(xué)，2017.

[3]盤革先.小學(xué)科學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)實(shí)施策略研究[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2017.

[4]韓梅玲.開展家庭小實(shí)驗(yàn)構(gòu)筑科學(xué)大基地[J].小學(xué)科學(xué)：教師，2019（2）：58.

[5]孔愛華.讓學(xué)生走近科學(xué)的家庭小實(shí)驗(yàn)[J].新課程（上），2013（1）.