楊娟娟

[摘 要]探究是科學研究的本質(zhì)特征，也是學生學習科學的重要方式。然而，現(xiàn)在學生的探究性學習常常出現(xiàn)以下情況：研究同一個主題時，會用同樣的材料和同樣的實驗方法，經(jīng)歷同樣的研究過程，面對同樣的實驗現(xiàn)象，然后思考同樣的問題，結(jié)果往往沒有差異性。這樣的探究性學習不利于學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展，所以教師應引入新的教育教學理念，勇于改變、創(chuàng)新、發(fā)展，結(jié)合自身的教學實踐，在實踐中不斷開拓前行，使學生在科學的道路上越走越遠。

[關鍵詞]STEM理念;小學科學;嘗試

[中圖分類號] G623.6[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2021）15-0064-03

探究是圍繞問題開展的活動，是一個逐步分析和解決問題的過程。一直以來，科學教師遵循著一成不變的教學模式，即“提出問題—討論問題—解決問題”。一般情況下，課堂上學生利用教師準備的器材（每組的實驗材料相同），圍繞這節(jié)課的某個問題進行實驗探究，從而得出相同的結(jié)論，完成本節(jié)課的學習任務。也就是說，全班學生面對同樣的問題，用同樣的材料、同樣的實驗方法，經(jīng)歷同樣的研究過程，面對同樣的實驗現(xiàn)象，然后思考同樣的問題。這樣進行知識探究，學生只是學習的接受者和模仿者，并沒有充分發(fā)揮他們的主觀性和主體性，那這樣的探究還有什么意義呢？

隨著科學的不斷發(fā)展和社會的日趨變化，一些新的理念不斷融入小學科學教學中。STEM教育就是一種新的理念，其中S代表自然科學（Science），T代表技術（Technology），E代表工程（Engineering），M代表數(shù)學（Mathematics）。然而，在中小學推行STEM教育理念，絕不是自然科學、技術、工程和數(shù)學等學科的簡單疊加，而是在“大科學”框架下強調(diào)多學科的交叉融合，強調(diào)對青少年科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)。

下面，以《污水和污水處理》一課教學為例，嘗試分析STEM教育理念在課堂教學中的運用。

一、同一主題，不同選擇——有利于學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

教學《污水和污水處理》一課時，觀察污水是一個非常重要的教學環(huán)節(jié)，因為學生都想知道“污水中到底有些什么”“是什么污染了水資源”等問題，然而教材只要求學生觀察比較生活污水和自來水（如圖1）。當全班學生都觀察由教師提供的統(tǒng)一的生活污水時，他們的觀察結(jié)果是一致的，導致對污水形成的原因不明晰，學習結(jié)果呈現(xiàn)單一化、片面化。為此，在探究活動中，教師應滿足學生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)他們的科學素養(yǎng)。

科學素養(yǎng)不是教會學生背同一個科學概念、會做同一個科學實驗，它一般包括對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，能運用基本的科學知識和技能認識自己與周圍世界的能力，具備進行科學探究所必需的科學思維和方法，形成與自然界和諧相處的生活態(tài)度等。小學生具有強烈的好奇心和求知欲，這些欲望必然使每個學生都有自己的想法和選擇。那么，只有為學生的探究性學習提供開放的空間、自主的余地、個性化的選擇，才能走好培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的第一步。

如教學《污水和污水處理》一課時，教師組織學生進行一次戶外的觀察實踐活動，選擇學校周邊具有代表性的幾個場所進行實地采樣和觀察污水。通過與多種污水的“親密接觸”，學生對污水形成的原因認識更全面。如下表：

當學生有了自主選擇的權(quán)利，再進行學習活動時，他們便有事可做、有話可說、有情可抒，也更能充分發(fā)揮自身的主體性、主動性。這樣的學習活動不僅能滿足學生的好奇心，更讓他們在大自然的懷抱中，真切地認識自己和周邊的世界，體會到人與自然和諧相處的意義。

二、同一實驗，不同方法——有利于學生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)

基于STEM教育理念，如何在小學科學教學中培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)呢？我想，就是對于實驗方法進行研究。實驗教學是小學科學教學的重要組成部分，不管是教師還是學生，都深知實驗在科學課中的重要性。然而，在實驗教學中，教師一般都會給每個小組相同的實驗材料，讓學生進行相同的實驗探究。例如，《污水和污水處理》一課中的凈化污水實驗，教材展示的方法是用細沙子作為材料進行污水過濾（如圖2）。在全班學生都用這種材料和方法進行實驗探究后，發(fā)現(xiàn)處理過的污水潔凈程度大致相同，然而這種沒有差異的結(jié)果并不是探究性學習的理想結(jié)果。

正如殷志杰老師在《關于自然學科培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的思考》一文中指出：“既然所有的學生都使用相同的材料進行研究，學生還需要動什么腦筋，在研究的方法上也就無自主和創(chuàng)新可言了;既然所有的學生研究方法全相同，觀察到的現(xiàn)象就會大體相同，歸納的結(jié)果也大體相同，學習的結(jié)果也就沒有什么自主和創(chuàng)新可言了。”因此，教師在教學中為學生提供一個材料自助區(qū)（如圖3），過濾材料不僅限于沙子，還有棉花、紗布、小石子等，而且學生選擇時可以不限材料的種類和數(shù)量，也不規(guī)定材料的放置方法和位置。學生自主選擇實驗的材料和方法后，最后每份污水樣品的潔凈程度都不相同，差異性很大（如圖4）。這樣的實驗結(jié)果也能順理成章地將教學推進到下一環(huán)節(jié)，即介紹實驗的材料和方法。

一個優(yōu)秀的工程項目，需要獨特的設計和合適的材料。如果把一次實驗比作一項工程的活，那么不同的實驗方法就相當于獨特的工程設計，不同的實驗材料就相當于適合的工程材料。只有在實驗過程中給學生提供充分的思維空間和選擇空間，才能更好地發(fā)揮他們的主觀能動性，避免科學學習程式化、機械化的傾向。因此，實驗材料和方法的不同選擇是培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)的基礎。

三、同一結(jié)果，多樣展現(xiàn)——有利于學生技術素養(yǎng)的培養(yǎng)

在世界科技發(fā)展態(tài)勢中，創(chuàng)新速度最快、通用性最廣、滲透力最強的無疑是信息技術，將信息技術與科學教育緊密結(jié)合，也是現(xiàn)在教師廣泛使用的教學方式?；赟TEM教育理念，在小學科學教學中培養(yǎng)學生的技術素養(yǎng)，我想應先將信息技術與學生學習科學的方法結(jié)合起來。

例如，《污水和污水處理》一課中有“污水的觀察報告”環(huán)節(jié)，在前期的教學中，我們嘗試了好幾種匯報的方法，但都不能充分地展現(xiàn)學生的觀察結(jié)果。如方法1：匯報者將觀察報告單放在投影儀下進行匯報。匯報者雖是觀察活動的親歷者，熟悉和了解觀察對象的特性，但由于時間等條件的限制，記錄單上只能記錄簡要的信息，其他學生在沒有親眼看到污水樣品的情況下，無法對匯報者的說法置疑或確信，這樣的匯報也就比較枯燥乏味。方法2：污水樣品也放在投影儀下，有了實物，確實可以幫助其他學生更多地了解這份污水樣品，但是對于報告中的一些細節(jié)，如漂浮物、沉淀物等，其他學生還是無法看到。

在這一環(huán)節(jié)中，如何更好地展現(xiàn)學生的學習成果成了我們首要解決的問題。最終，我們借助信息技術來突破這個難題，即由學生自己課后利用多媒體整理和分析他們的學習成果。當只靠寫和畫這樣的匯報展示方式不能充分地展現(xiàn)學習成果時，多媒體能更全面、更生動、更具體地呈現(xiàn)學習成果。圖片的呈現(xiàn)能讓學生清晰地看到污水樣品以及樣品周邊的環(huán)境，這樣直觀展現(xiàn)的效果是文字描述不能達到的。通過用幻燈片中不同顏色和大小的字體來顯示所要表達內(nèi)容的主次關系，學生觀看時一目了然，能更好地抓住重點。顯然，這樣的匯報形式更具有說服力和表現(xiàn)力。以下是部分匯報成果截圖：

科學學科和信息技術進行整合，一方面可以改變學生在課堂中的地位，從被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的共同建構(gòu)者，調(diào)動了學生的學習積極性和主動性，開闊學生的視野，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力;另一方面，網(wǎng)絡豐富的教學資源可以喚醒學生的創(chuàng)新意識，使他們想創(chuàng)新、敢創(chuàng)新、會創(chuàng)新。

四、課內(nèi)課外，有效結(jié)合——有利于學生數(shù)學素養(yǎng)的培養(yǎng)

STEM教育理念指導下，在小學科學教學中培養(yǎng)學生的數(shù)學素養(yǎng)，我認為是對學生邏輯思維的培養(yǎng)。培養(yǎng)學生的思維能力是科學學科在能力方面的教學要求之一，主要包括比較、分析、概括、推理、演繹、綜合和分析等思維能力。然而，小學科學教學任務重，周課時少，很多教師在選擇教學內(nèi)容時就會有所刪減，“考什么就教什么”往往成為教師刪減教學內(nèi)容的準則，導致學生課后往往只會背概念，卻不知這一科學知識的由來。由于學生的科學知識都是被動獲取的，并沒有形成科學的邏輯思維，所以這樣的科學教學顯然背離了特別關注科學知識轉(zhuǎn)向關注培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的宗旨。

當課堂教學無法滿足學生的學習需求時，教師必須利用課外時間來滿足他們的求知欲。例如，教學《污水和污水處理》一課時，有觀察污水和處理污水兩個重要的教學環(huán)節(jié)，這樣的教學安排無法在一節(jié)課中完成。這時教師可利用雙休日組織學生進行實地采樣，然后開放實驗室一周，任何課外時間，只要學生有想法，就可以去實驗室觀察他們采集的污水樣品。在這一周的時間里，學生迸發(fā)出了許許多多新的思維火花：將污水按不同的標準進行分類，培養(yǎng)比較和分類的思維能力;分析污水的來源，培養(yǎng)分析和綜合的思維能力;分析污水中含有的物質(zhì)，培養(yǎng)概括和推理的思維能力……學生觀察的時間多了，觀察的儀器多了，觀察的方法多了，自然而然發(fā)現(xiàn)也就多了。這樣的學習效果，遠比在一節(jié)課中只能用有限的器材和方法去觀察的效果要豐富與精彩得多。學生缺少的不是求知欲，而是慢慢被剝奪的求知時間。因此，將課課外時間合理地利用起來，給予學生充分的時間和場地，他們的知識學習可以不斷得到豐富，思維能力也能得到更好的發(fā)展。

教育國際化使得新的教育理念不斷涌現(xiàn)，小學科學的教學之路應當與之攜手。因此，教師要勇于改變、創(chuàng)新、發(fā)展，結(jié)合自身的教學實際，將先進的教育理念本土化，在實踐中不斷開拓前進，使學生在科學的道路上越走越遠。

（特約編輯 木 清）