曾恒

在社會日新月異發(fā)展的今天，世界出現(xiàn)了多極化，經濟變得全球化。經濟發(fā)展的關鍵動力和杠桿已經變成了科技創(chuàng)新，國家之間的科技實力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力以及國家之間的綜合實力的競爭演變?yōu)榭萍既瞬诺母偁?。因此，培養(yǎng)創(chuàng)新型的科技人才是國家教育的重要內容，實施STEM教育戰(zhàn)略成了培養(yǎng)人才最關鍵的手段和法寶。在經濟全球化的時代，科技創(chuàng)新不斷推進，幾乎所有的職業(yè)和領域都需要STEM知識和技能，STEM 教育有助于培養(yǎng)學生具有適應未來的關鍵能力，因此成為世界各國實施教育改革的戰(zhàn)略選擇。

在小學階段，科學課是實施STEM教育的重要學科載體之一。怎樣才能有效地在小學科學課中組織實施好STEM教育，提高學生的科學學科素養(yǎng)和STEM素養(yǎng)，增強科學課堂教學的實效性，最大程限地激發(fā)學生探究科學的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，完成預定的科學教學目標？我在這些年的教育教學實踐中，有一些淺顯的思考，特與大家分享。

一、 科學教師應加強對STEM教育的學習和認識

在當前我國的小學學科教師隊伍中，小學科學專業(yè)教師所占比例極少，專職科學教師嚴重不足，絕大部分科學課都由兼職教師擔任。我調查發(fā)現(xiàn)，目前一線科學教師絕大多數(shù)都不了解STEM是什么，對STEM教育更不能理解。因此，加強對小學科學教師宣傳普及STEM教育非常必要。STEM即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）與數(shù)學（Mathematics） 的縮寫，STEM教育創(chuàng)新理念就是鼓勵學生在科學、技術、工程和數(shù)學等領域加強學習，培養(yǎng)其科技理工素養(yǎng)，開展STEM教育暨多學科融合培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的教育教學活動。研究中，我發(fā)現(xiàn)早在1986年，美國國家科學委員會發(fā)表的《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告中就提出“科學、數(shù)學、工程和技術教育集成”的綱領性建議，被視作是提倡STEM教育的開端。我國開始關注STEM教育是在2008年，當時很碎片化地呈現(xiàn)在一些研究人員的論文中。2011年開始STEM教育進入我國少部分高校和基礎教育學校。2015年9月官方層面開始關注，并正式在少部分區(qū)域實施STEM課程，以此推進中小學教育創(chuàng)新。2017 年教育部印發(fā)《義務教育小學科學課程標準》，倡導跨學科學習方式，建議教師可以在教學實踐中嘗試 STEM 教育。從此，STEM教育便進入小學科學教學的視野。

二、 科學教師要知曉科學教材中適合開展STEM教育的內容

在科學教材內容中，也不是所有內容都可以融入STEM教育，一方面需要教師對教材內容有深入的研究和理解，另一方面需要科學教師運用適當，做到恰到好處?！缎W科學課程標準》中建議：“科學學科與小學其他學科關系密切，科學學科可以為其他學科做貢獻，其他學科也可以為科學學科做貢獻。”這是根據(jù)科學教材內容所提出的建議，科學教師在組織教學過程中不能用單一學科知識引導學生開展學習，需要整合多學科知識開展教學活動，以及要能組織開展跨學科項目式學習方式。

從小學科學內容結構上看，技術與工程這部分比較適合直接開展STEM教育，比如教科版中的“做一頂帽子”“做一個指南針”“電路檢測器”“沉浮子”“建高塔”“做框架”“做一座紙橋”“制作一個鐵釘電磁鐵”“做一個熱氣球”“做一個太陽能熱水器”“搭建一個瓜皮拱”“制作我們的小賽車”等。當然，科學教材內容中其他部分也可以采用STEM教育理念，組織開展相關教學活動。比如：在教學《像氣球那樣驅動小車》這一課，學生自主探究影響小車行駛距離遠近的因素中，小車行駛的遠近與氣球安放的位置和角度、氣球充氣的多少、氣球的重量、小車放置的位置等因素有關。如果教師對給學生探究的條件進行限制，按照控制變量法只研究其中的一個條件，根本不能培養(yǎng)學生的工程技術素養(yǎng)，課堂教學也只是流于形式，沒有探究的意義。但是用一節(jié)課組織學生開展多因素的探究，時間顯然是不充分的，也無法探究出氣球驅動小車的最佳條件及培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。這就需要教師根據(jù)學生情況重組教材，設計符合學生發(fā)展需求的教學活動，根據(jù)STEM教育理念的“選擇主題--發(fā)現(xiàn)問題--討論和制定解決方案--探究實踐--收集并整理數(shù)據(jù)--總結分析--展示與交流”這一過程，規(guī)劃課時和設計內容。根據(jù)學生實際現(xiàn)狀，教學活動有時可能需要2課時、也可能需要3課時或者更多時間，最終達到讓學生在活動中創(chuàng)新思維得到發(fā)展，創(chuàng)造能力得到提高。

三、科學課中開展STEM教育可以借鑒的做法

STEM教育是一個系統(tǒng)化的項目，目前沒有統(tǒng)一的模式。根據(jù)內容的不同，也有不同的做法，我們可以大膽嘗試，在不斷實踐的過程中總結提煉。以下是我在實踐中的做法。

（一）明確研究主題

讓學生明白研究對象，并弄清楚具體研究內容、項目。

（二）聚焦研究問題

組織學生對已經明確的主題內容進行分組或者集中研討分析，充分發(fā)揮其想象力。結合現(xiàn)有資源，明白哪些問題不需要研究，哪些問題可以研究，哪些問題很難展開研究，哪些問題不能開展研究。把問題進行梳理，研判問題的可行性，篩選出當前有價值的問題。

（三）設計解決方案

根據(jù)小組或者班級篩選的問題，撰寫猜想或者假說，開展預探究，練習實驗技能，嘗試科學寫作，關注實驗安全和倫理問題，選擇并優(yōu)化實驗步驟。最終擬定翔實、可操作的計劃，可以培養(yǎng)學生對STEM教育活動有全面的思考和掌控。

（四）實踐探究過程

根據(jù)預探究情況，按照擬定的解決方案開展探究活動，控制好探究條件中的變量與不變量，做到觀察仔細，記錄詳細。實事求是記錄探究過程中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)的新問題、產生的新想法，同時加強STEM活動的驗證。

（五）收集整理數(shù)據(jù)

對開展探究過程中生成的數(shù)據(jù)進行分類，將觀察到的現(xiàn)象進行整理（可以用圖表、文字等方式整理）。這一過程需要更加仔細，既是對探究勞動過程的尊重，也是對后續(xù)分析總結得出的結論負責。

（六）分析與總結

從整理的結果中進行分析。包括分析圖表中各項數(shù)量關系，分析探究過程中的誤差，分析探究過程中的主客觀影響因素等;最后將分析結果進行梳理匯總，用科學的語言撰寫行文。

（七）成果展示交流

這是學生展示自己的研究成果，表達自己的觀念，建構新認知，訓練自己的思維品質的過程;也是同伴之間思維碰撞，認知沖突，產生共鳴，概念建構的過程。

不管學生獲得怎樣的探究成果，教師都要積極給予學生展示的機會，并保存其研究成果。展示的方式可以多樣化，比如組織學生開展一場現(xiàn)場比賽、舉辦一次主題辯論會或成果發(fā)布會，集中展示優(yōu)秀作品等。讓學生深刻經歷探究后的反思，體驗學習中的各種情緒，培養(yǎng)尊重事實、善于質疑的科學態(tài)度，不斷激發(fā)學生在反思中尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題、認同差距、敢于直面問題的科學精神。

四、 科學課中開展STEM教育活動的意義

（一）STEM教育有利于培養(yǎng)學生系統(tǒng)的思維能力

有利于訓練學生系統(tǒng)的思維方式。學生在項目式的學習活動中，會經歷開始自己選擇主題、發(fā)現(xiàn)問題、思考解決問題的辦法、在探究中不斷認識自己思維的不足，直到獲得新的認知并不斷修正自己的錯誤認知、向他人表達自己的觀點和認識等一系列過程。學生所經歷的這一完整過程，就是建構知識的過程，就是科學概念習得的過程，就是系統(tǒng)思維能力逐漸發(fā)展和形成的過程。

（二）STEM教育是符合當前所倡導地站在兒童的立場思考問題

人類對科學知識的探究和發(fā)現(xiàn)是永無止境的。尤其是少年兒童對科學的認識是天馬行空的，不僅會產生很多為什么，還會突發(fā)奇想，按照自己的元認知猜想出很多大人不會想到、也無法想到的結論。即便有些猜想是不符合一般規(guī)律的，但它是符合兒童年齡特征的。因此，開展STEM教育就是為了使學生在建構概念的過程中堅持實事求是的探究精神，堅持尊重事實、以事實為依據(jù)的科學態(tài)度，用自己的理解和認識學會解釋自然現(xiàn)象。

（三）STEM教育是科學教育改革和發(fā)展的需要

科學教學中之所以倡導跨學科教育模式，是源于當今社會發(fā)展的需要。教育教學的改革和發(fā)展必須適應社會進步的需要，社會在發(fā)展過程中跨領域的整合已經是事實，沒有哪一個行業(yè)是獨立成長和發(fā)展進步的。小學科學教育不僅是奠定中學物理、化學、生物、地理這四門學科的基礎，在實際的教育教學中也涉及語文、美術、數(shù)學、工程和技術等。其并不僅僅是知識層面的結合，關鍵是方法的學習和掌握，比如與語文相關聯(lián)的聽說讀寫的訓練，學生撰寫科技論文和觀察日記、研究日志、總結探究數(shù)據(jù)和現(xiàn)象、撰寫科普劇表演腳本等。

在小學科學教學中開展STEM教育，就是讓學生摒棄傳統(tǒng)碎片化的死記硬背知識的學習方式，鼓勵學生通過手腦結合，從問題入手，在解決問題的過程中獲得新知，引導學生學會自主建構不同學科之間知識的能力，發(fā)展學生系統(tǒng)思維、結構思維、邏輯思維、創(chuàng)新思維等方面的能力，學會同伴互助、理解與寬容，激發(fā)自我實現(xiàn)的愿望。因此，在小學科學課中開展STEAM教育，有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)造和革新精神的未來社會人才，努力成就未來能面向問題去創(chuàng)新創(chuàng)造的復合型人才。