冒維華

摘 要：STEM教育是一種基于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題情境，以項(xiàng)目為平臺(tái)所開(kāi)展的跨學(xué)科綜合素質(zhì)教育理念。將STEM教育理念融合于科學(xué)課程教育，不僅能彌補(bǔ)分科式教育培養(yǎng)人才能力的缺陷，使對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)更為全面、更為系統(tǒng)，而且還能緊扣學(xué)生現(xiàn)學(xué)知識(shí)，鞏固新知，增強(qiáng)其探究興趣，促進(jìn)其進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，有較好的時(shí)效性，進(jìn)而在不新增課程擠占學(xué)生時(shí)間的情況下達(dá)到教育增效減負(fù)的目的。

關(guān)鍵詞：STEM教育;科學(xué)課程;項(xiàng)目;融合

在科技日新月異加速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，人才始終是一個(gè)國(guó)家保持可持續(xù)發(fā)展提高競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素之一。STEM教育是21世紀(jì)美國(guó)為保護(hù)其大國(guó)地位而提出的一種戰(zhàn)略性教育概念。STEM教育重視科學(xué)、工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中相互融合的應(yīng)用，能有效彌補(bǔ)分科式教育的不足，旨在培養(yǎng)能夠綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的復(fù)合型創(chuàng)新人才。在響應(yīng)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，科技興國(guó)”的號(hào)召下，我國(guó)各地中小學(xué)也正興起STEM教育熱。在這場(chǎng)聲勢(shì)浩大的教育變革中，對(duì)STEM教育的理解和實(shí)踐，可以說(shuō)是百花齊放、百家爭(zhēng)鳴。其中“STEM教育是一種理念，還是一門(mén)課程”就頗有爭(zhēng)議。我個(gè)人理解更傾向認(rèn)為它是一種理念，是人們發(fā)現(xiàn)分科式教育培養(yǎng)的人才越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需要而反思產(chǎn)生的一種新的學(xué)科融合的教育教學(xué)理念。

在STEM教育開(kāi)展實(shí)踐中，遇到了不少問(wèn)題，其中之一便是“時(shí)間不夠”。目前小學(xué)階段現(xiàn)有課程已經(jīng)很多，學(xué)生時(shí)間緊，不少地方將STEM教育作為一門(mén)新興課程增設(shè)，無(wú)疑是擠占了學(xué)生的其他時(shí)間，增加了學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，因此不少學(xué)校為了應(yīng)付教育行政管理或校外教學(xué)觀摩團(tuán)，一學(xué)期就搞那么一兩次STEM教育課的展示，當(dāng)然這樣的STEM教育沒(méi)有連續(xù)性、系統(tǒng)性，也就談不上有多好的能力培養(yǎng)效果了。那么如何有效解決這個(gè)問(wèn)題呢？將STEM教育理念融合于現(xiàn)有小學(xué)科學(xué)教育不失為一種合理有效解決問(wèn)題的方案。

要將STEM教育理念很好地融合于小學(xué)科學(xué)課程教育，首先我們應(yīng)弄清小學(xué)科學(xué)教育與STEM教育各自的宗旨，小學(xué)科學(xué)教育宗旨主要是面向全體學(xué)生，激發(fā)其對(duì)科學(xué)的興趣，讓其掌握一些基本的科學(xué)知識(shí)并形成以觀察能力、探究能力為主的科學(xué)能力。而STEM教育是一種基于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題情境，以項(xiàng)目為平臺(tái)所開(kāi)展的跨學(xué)科綜合素質(zhì)教育，其宗旨是通過(guò)STEM教育活動(dòng)使學(xué)生的科學(xué)能力、數(shù)學(xué)能力、技術(shù)能力、工程能力、協(xié)作能力、批判性思維能力、創(chuàng)新思維能力融合內(nèi)化形成能創(chuàng)造性地解決真實(shí)問(wèn)題的綜合能力，對(duì)人的能力培養(yǎng)更為全面、更為系統(tǒng)化。對(duì)比兩者宗旨，我認(rèn)為要將STEM教育理念很好融合于小學(xué)科學(xué)課程教育，要做好以下幾點(diǎn)：

一、依據(jù)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，確定STEM教育活動(dòng)主題

主題是開(kāi)展STEM教育活動(dòng)的基石和起點(diǎn)。必須來(lái)自生活、社會(huì)生產(chǎn)之中，具有現(xiàn)實(shí)意義。主題也是貫穿STEM教育活動(dòng)的主線(xiàn)，所有STEM教育過(guò)程性活動(dòng)的設(shè)計(jì)都是圍繞它展開(kāi)的。因此STEM教育要做到與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容無(wú)縫融合，主題的確定首先必須與科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容有科學(xué)知識(shí)性關(guān)聯(lián)，其次涉及的知識(shí)和問(wèn)題不能超出學(xué)生認(rèn)知水平和探究能力之外。比如：五年級(jí)下冊(cè)第一單元“沉和浮”研究物體的沉與浮的相關(guān)知識(shí)與船的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，教學(xué)時(shí)我們可選擇“船”作為這一學(xué)時(shí)段STEM教育活動(dòng)的主題，并安排學(xué)生在相應(yīng)單元開(kāi)始教學(xué)前幾天，從船的起源、種類(lèi)、發(fā)展等方面去搜集船主題的相關(guān)資料、并進(jìn)行整理，從而讓學(xué)生對(duì)主題有一個(gè)全面系統(tǒng)的了解。

二、在科學(xué)課程單元序言引入中創(chuàng)設(shè)STEM真實(shí)情境

現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)生產(chǎn)中的STEM問(wèn)題具有復(fù)雜性，干擾信息多且涉及知識(shí)復(fù)雜、技術(shù)門(mén)類(lèi)廣的特征，屬于不良結(jié)構(gòu)問(wèn)題，問(wèn)題解決者要排除不必要信息，找到問(wèn)題核心，進(jìn)而確立解決問(wèn)題的方案。而學(xué)科課程問(wèn)題設(shè)置則比較簡(jiǎn)單且模型化，問(wèn)題核心清晰，屬于良結(jié)構(gòu)問(wèn)題，問(wèn)題的解決有一套機(jī)械的方法和步驟，沒(méi)有挑戰(zhàn)性，培養(yǎng)的人才缺乏綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此我們?cè)诖_定STEM教育活動(dòng)主題后，應(yīng)圍繞主題緊扣科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境。比如：在“沉和浮”單元新授序言引入時(shí)我們可以為學(xué)生提供這樣一個(gè)真實(shí)情境：XX航運(yùn)公司由于業(yè)務(wù)增長(zhǎng)向XX造船廠(chǎng)訂購(gòu)了一艘海運(yùn)貨輪。請(qǐng)你們作為造船廠(chǎng)某部門(mén)工程師按客戶(hù)訂單要求完成設(shè)計(jì)工作。

三、根據(jù)科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和真實(shí)情境的具體任務(wù)界定STEM項(xiàng)目

一個(gè)STEM主題可衍生出許多子項(xiàng)目，比如與“船”相關(guān)聯(lián)的子項(xiàng)目有：材料的耐腐蝕研究、強(qiáng)度的研究、動(dòng)力選擇、速度快慢與形狀的研究、裝載量的研究等，但對(duì)于學(xué)生而言在特定的學(xué)段并不適宜開(kāi)展所有項(xiàng)目的研究，只能選擇與對(duì)應(yīng)學(xué)段學(xué)生的科學(xué)知識(shí)水平、數(shù)學(xué)知識(shí)水平、思維能力和所掌握技能等級(jí)相適應(yīng)的內(nèi)容作為該學(xué)段STEM教育的主要項(xiàng)目。因此在“沉和浮”單元序引授課時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分小組研討主題可開(kāi)展的子項(xiàng)目有哪些，最終聯(lián)系本單元知識(shí)核心界定哪個(gè)子項(xiàng)目適合在本單元學(xué)習(xí)時(shí)作為重點(diǎn)展開(kāi)研究。很明顯從船工作的水環(huán)境、使用的經(jīng)濟(jì)效能方面來(lái)界定的話(huà)，研究制作一個(gè)能浮于水面，運(yùn)載量大且不易傾覆的船是緊扣學(xué)生即將學(xué)習(xí)的“沉與浮”單元內(nèi)容的合適項(xiàng)目。

四、找準(zhǔn)STEM項(xiàng)目在科學(xué)課程教學(xué)中的融合切入點(diǎn)

STEM教育強(qiáng)調(diào)的是多學(xué)科課程的融合，但切忌在STEM項(xiàng)目教育中為了凸顯多學(xué)科融合，不按項(xiàng)目研究所需，不分主次，機(jī)械生硬地安排多學(xué)科課程活動(dòng)，打亂基礎(chǔ)性課程教學(xué)的開(kāi)展，因此找準(zhǔn)STEM項(xiàng)目在科學(xué)課程教學(xué)中的切入點(diǎn)，適時(shí)自然地融合，就顯得尤其重要。

分析“沉和浮”單元教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)序安排，第1、2、3課時(shí)分別研究同種材料構(gòu)成的物體沉浮與自身重量和體積關(guān)系;不同材料構(gòu)成的物體在水中沉浮與自身重量和體積關(guān)系;物體沉浮與排開(kāi)水量關(guān)系。第4課時(shí)則是沉浮的應(yīng)用，體現(xiàn)了科學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系。第5、6課時(shí)從力的角度解釋物體沉浮的原因。第7、8課時(shí)從隱含的密度關(guān)系去解釋物體沉浮的原因。到這兒我們不難發(fā)現(xiàn)第4課時(shí)沉浮的應(yīng)用研究增加船裝載量的方法以及如何保持穩(wěn)定和平衡是STEM教育船主題子項(xiàng)目最好的融合切入點(diǎn)。

五、將STEM教育的工程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用融合于科學(xué)課程教學(xué)中

在科學(xué)課程中經(jīng)常用數(shù)學(xué)進(jìn)行測(cè)量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理、建立數(shù)學(xué)模型解釋物理現(xiàn)象等研究活動(dòng)，可以說(shuō)數(shù)學(xué)與科學(xué)相輔相成，這兩個(gè)學(xué)科課程自誕生之時(shí)便相互交融，融合于一體。因此科學(xué)課程中相較于STEM教育而言，最缺乏的是工程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用的教育。

在“沉和浮”這一單元的第4課時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)制造一艘橡皮泥小船，并利用它研究弄清怎樣增加船的排水量，從而達(dá)到更大的裝載量后，我們就可以在此基礎(chǔ)上安排學(xué)生分組討論，擬定一份簡(jiǎn)單的造船的工程計(jì)劃書(shū)。具體地說(shuō)，這個(gè)計(jì)劃書(shū)應(yīng)包括：工程項(xiàng)目名稱(chēng)、組內(nèi)人員職責(zé)分配、明確造一艘什么用途的船、用什么材料、船的草圖設(shè)計(jì)及論證、實(shí)施執(zhí)行設(shè)計(jì)、測(cè)試和改進(jìn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。從而很自然地開(kāi)展工程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用的教育，加強(qiáng)了科學(xué)與工程和技術(shù)之間的聯(lián)系，有效彌補(bǔ)了原有科學(xué)課程教育在這兩個(gè)方面對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的不足，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

六、在科學(xué)課程實(shí)踐總結(jié)活動(dòng)中融合STEM項(xiàng)目中展示與評(píng)估的環(huán)節(jié)

批判性思維能幫助我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而創(chuàng)造性思維能幫助我們解決問(wèn)題。STEM作為綜合性教育，其項(xiàng)目作品展示與評(píng)估活動(dòng)環(huán)節(jié)不僅能增強(qiáng)學(xué)生批判性思維和創(chuàng)造性思維能力，而且能促進(jìn)學(xué)生深度思考，激發(fā)其進(jìn)一步探究學(xué)習(xí)的興趣。在“沉與浮”單元制作船實(shí)踐活動(dòng)總結(jié)是讓學(xué)生分組展示介紹制作的船，但我們?nèi)绻谶@一階段活動(dòng)中突出安排學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)和作品的優(yōu)缺點(diǎn)分析與評(píng)估，就可以使學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維能力得到提升，促進(jìn)他們進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

總之，STEM教育理念融合于科學(xué)課程教育，不僅能彌補(bǔ)分科式教育培養(yǎng)人才能力的殘缺性，使對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)更為全面、更為系統(tǒng)，而且還能緊扣學(xué)生現(xiàn)學(xué)知識(shí)，鞏固新知，增強(qiáng)其探究興趣，促進(jìn)其進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，有較好的時(shí)效性，進(jìn)而在不新增課程擠占學(xué)生時(shí)間的情況下達(dá)到教育增效減負(fù)的目的。

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編輯 趙飛飛