徐國飛

摘要：STEM教育理念源于美國，是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的縮寫，旨在通過多學(xué)科知識(shí)資源的整合和利用，通過培養(yǎng)學(xué)生綜合思維，培養(yǎng)綜合型、復(fù)合型人才。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，滲透STEM教育理念，教師要基于學(xué)生發(fā)展為本，通過問題引導(dǎo)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、實(shí)踐探究、多元評(píng)價(jià)等，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)全面發(fā)展。分析了STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用意義，解讀其應(yīng)用原則，并制定了有效實(shí)施措。

關(guān)鍵詞：STEM;初中科學(xué);教學(xué)優(yōu)化;創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G633.98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）04-053

在基礎(chǔ)教育課程改革綱要中明確指出：要實(shí)現(xiàn)課程綜合化，改變課程結(jié)構(gòu)單一的局面，培養(yǎng)綜合型、復(fù)合型人才，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。而STEM教育理念是基于跨學(xué)科間進(jìn)行的整體教學(xué)規(guī)劃，不僅符合課程改革的要求，還可以在資源整合、探索的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。因此，本文分析了STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用意義，解讀了其應(yīng)用原則，并制定了有效實(shí)施措施。

一、STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用意義

1.有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容都是單一講解，是以此節(jié)知識(shí)內(nèi)容為本位，以解決此節(jié)知識(shí)點(diǎn)問題為核心展開的教學(xué)引導(dǎo)，雖然學(xué)生對(duì)此次所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)充分的了解和掌握。但是，在考試的時(shí)候，遇到綜合性問題的時(shí)候，便出現(xiàn)了知識(shí)混淆的現(xiàn)象，導(dǎo)致解題失誤，究其原因是創(chuàng)新思維能力不足，綜合思維發(fā)展受限。而STEM教育理念在初中科學(xué)教學(xué)中的融合，是基于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育為一體展開的教學(xué)引導(dǎo)，這項(xiàng)跨領(lǐng)域教學(xué)輔助，不僅可以幫助其構(gòu)建完整的知識(shí)體系，還可以在多維分析的過程中，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和綜合思維能力，使其得到科學(xué)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)。

2.有利于培養(yǎng)復(fù)合型人才

隨著社會(huì)的發(fā)展，要求在教學(xué)中，要培養(yǎng)綜合型人才，既要習(xí)得知識(shí)，還要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為自身能力，靈活解決實(shí)際問題。而STEM教育理念在初中科學(xué)教學(xué)中的落實(shí)和應(yīng)用，就有效達(dá)到了這一目標(biāo)，在教學(xué)的時(shí)候，教師可以充分根據(jù)所教內(nèi)容，結(jié)合多種知識(shí)、方法和技能，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行探索分析，既可以激活思維，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)，又可以使其了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、工程、數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系，使其關(guān)注科技發(fā)展，關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題，在綜合解決問題的過程中，樹立可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)綜合型、復(fù)合型人才。

二、STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用原則

建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是線上的準(zhǔn)確表征，只是一種假設(shè)和解釋，并不是最后的結(jié)論，不同的學(xué)生會(huì)有不同的理解。也就是說，在科學(xué)教學(xué)的過程中，滲透STEM教育理念，要重視每一個(gè)學(xué)生的參與，重視啟發(fā)引導(dǎo)，為其提供多種信息，在資源整合、開發(fā)利用的過程中，培養(yǎng)綜合思維能力和綜合素養(yǎng)。那么，為提高初中科學(xué)教學(xué)質(zhì)量，教師在落實(shí)滲透STEM教育理念的時(shí)候，要遵從以下幾點(diǎn)原則，如：

第一，綜合性原則。是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的要求，旨在在教學(xué)實(shí)際的時(shí)候，能夠充分考慮科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科知識(shí)的綜合性，為其提供多種信息資源，在多角度分析，多資源探索、整理的過程中，促進(jìn)思維發(fā)展，培養(yǎng)理性精神，使其在解決實(shí)際問題的時(shí)候，能夠充分考慮各個(gè)學(xué)科知識(shí)，提高問題解決能力。

第二，啟發(fā)引導(dǎo)原則。是基于學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)需求而提出，要知道素質(zhì)教育要求，在教育教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生學(xué)得知識(shí)，還要重視能力和品質(zhì)的培養(yǎng)。因此，在落實(shí)STEM教育理念的過程中，要充分考慮學(xué)生的實(shí)際發(fā)展，重視啟發(fā)引導(dǎo)，以問題為輔助，在師生溝通、生生交流合作的過程中，促進(jìn)全面發(fā)展，滲透多學(xué)科內(nèi)容，培養(yǎng)多角度思維問題的能力，從而培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

第三，社會(huì)實(shí)踐原則。是基于教學(xué)目標(biāo)和課標(biāo)要求而提出的。在傳統(tǒng)教學(xué)中，以單一講解為主，不僅限制了學(xué)生的思維發(fā)展，還不利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而STEM教育倡導(dǎo)培養(yǎng)綜合型人才，使其能夠利用所學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問題。因此，在教學(xué)中，要遵從社會(huì)實(shí)踐性的原則，通過社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的開展，培養(yǎng)對(duì)知識(shí)靈活應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)用貫通。

三、STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用路徑

1.利用問題引導(dǎo)，培養(yǎng)綜合思維

問題是師生溝通的橋梁，也是活躍課堂氛圍，激活思維的重要途徑。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，滲透STEM教育理念，培養(yǎng)綜合思維，教師要重視問題設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，利用多維提問的方法為輔助，綜合多資源內(nèi)容進(jìn)行問題啟發(fā)，在啟發(fā)引導(dǎo)、問題探索的過程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)整合，創(chuàng)新教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和綜合思維，讓學(xué)生在解決問題的時(shí)候，能夠從多個(gè)視角進(jìn)行問題分析，從而提高問題解決能力，設(shè)計(jì)出最優(yōu)問題解決方案。例如，在教學(xué)《動(dòng)物的行為》的內(nèi)容時(shí)，主要是通過對(duì)動(dòng)物行為的研究，可以與動(dòng)物建立更好的關(guān)系，理解行為對(duì)動(dòng)物生存的意義。那么，在學(xué)習(xí)的時(shí)候，教師可以以問題為導(dǎo)向，從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面進(jìn)行設(shè)問引導(dǎo)，如：首先，教師可以利用信息技術(shù)手段為學(xué)生播放不同種類動(dòng)物的行為表現(xiàn)，在視頻觀看的過程中，讓學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)知識(shí)，對(duì)不同種類動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分類，設(shè)計(jì)動(dòng)物行為表格;其次，從科學(xué)角度，讓學(xué)生思考動(dòng)物行為的產(chǎn)生對(duì)人類和動(dòng)物生存有什么意義？最后，設(shè)計(jì)開放性問題，讓學(xué)生利用科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)，到動(dòng)物園進(jìn)行切實(shí)觀看，記錄分析動(dòng)物有哪些行為？行為產(chǎn)生的原因是什么？行為產(chǎn)生有何意義進(jìn)行探索分析，設(shè)計(jì)調(diào)查報(bào)告。通過問題引導(dǎo)的方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維，在落實(shí)STEM教育理念的同時(shí)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。

2.運(yùn)用項(xiàng)目學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)整合

項(xiàng)目學(xué)習(xí)法是以一個(gè)明確的項(xiàng)目為核心，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)返給學(xué)生，在項(xiàng)目探索、自主學(xué)習(xí)的過程中，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解，提高自主學(xué)習(xí)能力。那么，為滲透STEM教育理念。實(shí)現(xiàn)知識(shí)整合，可以利用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方法為輔助，綜合多知識(shí)內(nèi)容，在跨領(lǐng)域的同時(shí)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目主題，引導(dǎo)其進(jìn)行自主探索，這樣既可以保證學(xué)生處于教學(xué)主體地位，又可以激發(fā)求知探索欲望，為其提供發(fā)展自我、提升自我的平臺(tái)。例如，在教學(xué)《牛頓第一定律》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，那么，在此教學(xué)中，可以以組為單位，以項(xiàng)目“探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”為核心，讓學(xué)生小組，針對(duì)這一項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)探究的整個(gè)過程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，使其運(yùn)用科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容，運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等，通過表格規(guī)劃的方法，如：

引導(dǎo)其針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行觀看分析，結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)知識(shí)，在數(shù)據(jù)分析的同時(shí)，認(rèn)識(shí)小車受到的阻力越小，它運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)的科學(xué)道理。從而促使學(xué)生就“若小車受到的阻力為零，那么小車就會(huì)一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)嗎？”進(jìn)行推理。最后讓學(xué)生小組，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況和項(xiàng)目遇到的問題，以及問題解決方案和成果進(jìn)行交流分享，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)探究，知識(shí)整合的過程中，滲透STEM教育理念，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，培養(yǎng)綜合思維能力，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，讓學(xué)生能夠靈活運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等知識(shí)進(jìn)行項(xiàng)目探索學(xué)習(xí)，提高對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)和理解，增強(qiáng)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

3.開展實(shí)踐探究，達(dá)到學(xué)用貫通

實(shí)踐探究法在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)講授教學(xué)的模式，是以活動(dòng)為載體，在真實(shí)參與、實(shí)踐體驗(yàn)的過程中，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問題，可以應(yīng)用于課前預(yù)習(xí)調(diào)查，也可以應(yīng)用于課后作業(yè)鞏固等，既創(chuàng)新科學(xué)教學(xué)模式，又可以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，達(dá)到學(xué)用貫通的目的，使其在解決問題的時(shí)候，通過多視角分析、多維度探索等，達(dá)到有效解決。例如，在教學(xué)《物質(zhì)的酸堿性》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，會(huì)涉及到酸堿指示劑的內(nèi)容，那么，為培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，達(dá)到學(xué)用貫通。在課后布置作業(yè)的時(shí)候，可以開展實(shí)踐探究活動(dòng)“自制酸堿指示劑—花青素”讓學(xué)生搜集生活中的紫甘藍(lán)、黃色萬壽菊、紅粉玫瑰花等，剪碎加入少量二氧化硅和酒精，進(jìn)行過濾，然后加入少量稀鹽酸和氫氧化鈉溶液進(jìn)行制作探究。通過花青素的制作，讓學(xué)生能夠理解PH值所表示的含義，然后讓學(xué)生尋找簡單的技術(shù)和方法保存花青素，通過計(jì)算一張濾紙，最多能夠制成多少規(guī)格的花青素試紙數(shù)的過程，培養(yǎng)節(jié)約材料、綠色實(shí)驗(yàn)的意識(shí)。最后讓學(xué)生利用酸堿指示劑花青素，檢驗(yàn)廚房用品的酸堿性，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用。通過實(shí)踐探究活動(dòng)的開展，在真實(shí)參與、切實(shí)體驗(yàn)的過程中，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，培

養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)全面發(fā)展。

4.采用多元評(píng)價(jià)，促進(jìn)全面發(fā)展

基于STEM教育理念的初中科學(xué)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，不是為了了解學(xué)生對(duì)教學(xué)目標(biāo)的掌握情況而展開的，而是通過評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，為充分發(fā)揮STEM教育的落實(shí)價(jià)值，可以開展多元、多維評(píng)價(jià)。例如，在教學(xué)《地球的自轉(zhuǎn)》科學(xué)內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)是讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)現(xiàn)代社會(huì)中各種地理現(xiàn)象的原因，培養(yǎng)學(xué)生懂得生活、善于生活、熱愛生活的品質(zhì)。那么，在點(diǎn)評(píng)階段可以圍繞以下內(nèi)容進(jìn)行分析：

課堂觀察：教師播放學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的行為和形態(tài)，使其對(duì)自身在課堂中的表現(xiàn)有一個(gè)清楚地了解，展示學(xué)生、師生問題交流情況，以及地球自轉(zhuǎn)演示視頻、地球自轉(zhuǎn)示意圖、時(shí)差的計(jì)算等，通過課堂實(shí)際觀察分析，讓學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，在評(píng)價(jià)中，結(jié)合學(xué)生對(duì)地球自轉(zhuǎn)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，動(dòng)手制作地球儀模型，以及演示地球自轉(zhuǎn)工程設(shè)計(jì)和計(jì)算生活中時(shí)差問題等，多維評(píng)價(jià)和觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)其認(rèn)識(shí)不足，通過點(diǎn)評(píng)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

作品分析法：點(diǎn)評(píng)最直接有效的方法，就是通過學(xué)生動(dòng)手制作的成品和科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以及動(dòng)手實(shí)踐情況進(jìn)行分析點(diǎn)評(píng)。如，在地球自轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)中，學(xué)生借助地球儀或者水瓶正確演示地球自轉(zhuǎn)方向，根據(jù)實(shí)踐繪制自轉(zhuǎn)示意圖，以及利用橡皮泥手工制作地球儀等作品，進(jìn)行客觀點(diǎn)評(píng)，在小組點(diǎn)評(píng)，作品賞析的過程中，提高學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生通過點(diǎn)評(píng)認(rèn)識(shí)自身在學(xué)習(xí)過程中的不足，激發(fā)學(xué)習(xí)探究的欲望。

最后，由教師根據(jù)課堂實(shí)錄和作品等，將資源發(fā)布在校園平臺(tái)，讓其它學(xué)科教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)分析，從不同維度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)的過程中，讓學(xué)生從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等方面對(duì)此次學(xué)習(xí)過程進(jìn)行分析，認(rèn)識(shí)不足，提高自我學(xué)習(xí)能力。從而促進(jìn)全面發(fā)展，提高初中科學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

綜上所述，基于STEM在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，不僅可以促進(jìn)思維發(fā)展，培養(yǎng)綜合型人才，還可以創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。因此，教師一定要重視STEM教育理念的落實(shí)，認(rèn)識(shí)其教學(xué)的價(jià)值和原則，然后利用問題引導(dǎo)法、項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、實(shí)踐探究法、多元評(píng)價(jià)法，提高教學(xué)效果，促進(jìn)全面發(fā)展。

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（作者單位：浙江省臨海市臺(tái)州學(xué)院附屬中學(xué)，浙江 臨海 317000）