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        STEAM概念下小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新力的探討

        2021-11-02 08:54:57魏思遠(yuǎn)
        教育·讀寫生活 2021年10期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新力逆向概念

        魏思遠(yuǎn)

        STEAM教學(xué)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到教學(xué)效果的超學(xué)科的教育概念,該教學(xué)方式融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)學(xué)等多方面的手段,非常契合小學(xué)科學(xué)教學(xué)的理念。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中引入STEAM概念,能夠使學(xué)生保持較高的學(xué)習(xí)興趣,確保達(dá)到科學(xué)學(xué)科的教學(xué)目的,鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新力和其他各種能力,完全契合素質(zhì)教育的方向。本文以STEAM概念在小學(xué)四年級(jí)科學(xué)“溶解”教學(xué)中的應(yīng)用為例,探討STEAM概念下學(xué)生的創(chuàng)新能力及相關(guān)能力的培養(yǎng)。

        一、STEAM概念下的教學(xué)對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新力的作用

        觀察力、想象力、動(dòng)手能力、正向思維和逆向思維能力等,都是創(chuàng)新力的重要組成部分,同時(shí)與同學(xué)、教師的合作能力,對(duì)不同的問(wèn)題提出疑問(wèn)等批判能力,也是創(chuàng)新力的重要組成部分。在STEAM概念下,科學(xué)教學(xué)可以通過(guò)多種方式的結(jié)合,在保持和激發(fā)小學(xué)生想象力的前提下,在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)教師引導(dǎo)和對(duì)淺顯易懂的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、生活知識(shí)的運(yùn)用,以及STEAM概念下不同的設(shè)計(jì),提升小學(xué)生的觀察能力、合作能力、質(zhì)疑(批評(píng))能力、動(dòng)手能力等,通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)和所做功課的舉一反三,提升正向思維和逆向思維能力,從而全面構(gòu)建和培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)新力,達(dá)到科學(xué)學(xué)科的教學(xué)目的,引導(dǎo)學(xué)生素質(zhì)的全面提升和發(fā)展。

        二、STEAM概念下小學(xué)科學(xué)教學(xué)探討

        (一)STEAM概念下的科學(xué)課程體系建設(shè)

        為實(shí)現(xiàn)STEAM概念下的科學(xué)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新力,學(xué)??砂才艑W(xué)科教研組主導(dǎo)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室并配置相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,教研室對(duì)應(yīng)用STEAM體系開(kāi)展教學(xué)及如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行充分研討,結(jié)合STEAM體系組織教案,設(shè)置課程中的關(guān)鍵點(diǎn)、興趣點(diǎn),并排查各類安全隱患,對(duì)后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)做好各方面準(zhǔn)備。例如,某學(xué)校與某大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院國(guó)家重大水專項(xiàng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同開(kāi)發(fā)了科普用水生態(tài)小型成套裝置及實(shí)驗(yàn)室,該裝置是安全可靠、操作簡(jiǎn)單、科技含量高、生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以配合小學(xué)教學(xué)、研學(xué)和科普為主要目的,配套用于STEAM科學(xué)教學(xué)體系,可用于實(shí)現(xiàn)污水收集、水質(zhì)檢測(cè)、污水處理、達(dá)標(biāo)排放等多個(gè)階段的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和教學(xué),并由該大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的研究生志愿參加輔助工作。教師結(jié)合課程進(jìn)行設(shè)計(jì),用于幫助學(xué)生理解溶解與反向操作,并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)環(huán)保、科技、水資源等產(chǎn)生興趣,提出疑問(wèn),探尋創(chuàng)新的解決辦法。

        (二)STEAM概念下課程的具體教學(xué)環(huán)節(jié)

        “溶解”一課需要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)是:通過(guò)教學(xué)和實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生感知不同物質(zhì)與水相溶時(shí)發(fā)生的物理變化,使學(xué)生建立起相關(guān)科學(xué)理念的知識(shí)架構(gòu),夯實(shí)未來(lái)物理、化學(xué)教育的基礎(chǔ)知識(shí)。溶解是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象,其科學(xué)的外在表現(xiàn)主要是:在將不同的物質(zhì)放入水中時(shí),某些物質(zhì)易溶于水,某些物質(zhì)難溶于水,某些物質(zhì)不溶于水,能溶于水的物質(zhì)不能通過(guò)過(guò)濾等簡(jiǎn)單的物理方法從水中分離,要實(shí)現(xiàn)溶液中溶質(zhì)的分離,必須通過(guò)其他的科學(xué)手段。教師可以在學(xué)生觀察砂糖、面粉、干凈的細(xì)沙等的溶解現(xiàn)象時(shí)導(dǎo)入問(wèn)題,使用純凈水讓學(xué)生進(jìn)一步觀察砂糖的水溶現(xiàn)象,直至砂糖溶液飽和,對(duì)溶液適當(dāng)加熱后進(jìn)一步增加了砂糖的溶解量,引導(dǎo)學(xué)生觀察溫度對(duì)水溶現(xiàn)象的影響。在這個(gè)過(guò)程中,充分運(yùn)用了攪拌、加熱、靜置等物理手段的STEAM概念,最后將教學(xué)用的純凈糖水經(jīng)純凈水稀釋后分發(fā)給學(xué)生飲用,以加深他們對(duì)課程的整體印象。通過(guò)教學(xué)和實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)生活中常見(jiàn)的溶解現(xiàn)象產(chǎn)生好奇并引發(fā)濃厚興趣,針對(duì)不同物質(zhì)的水溶現(xiàn)象,組織學(xué)生圍繞水溶過(guò)程中發(fā)生的顏色、混濁度、溶解、沉淀等變化進(jìn)行觀察并展開(kāi)討論和想象,激發(fā)學(xué)生的求知欲,并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力。

        三、STEAM概念下科學(xué)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

        (一)觀察能力

        觀察能力是創(chuàng)新力的基礎(chǔ),良好的觀察力可以使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并延續(xù)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,思考解決方案。教師在已經(jīng)進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生觀察生活及周邊環(huán)境,列出生活中還有哪些物質(zhì)分別是易溶、難溶或不溶于水的,并可做適當(dāng)?shù)某貒L試,提醒學(xué)生不要獨(dú)自利用加熱等手段做溶解實(shí)驗(yàn)并說(shuō)明理由。找出其他與水相關(guān)的問(wèn)題,比如,為什么雨水不是干凈水,廚房和衛(wèi)生間的生活污水去哪里了等,通過(guò)觀察,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)生活和自然現(xiàn)象的好奇心,并探尋更多的奧秘,發(fā)現(xiàn)生活中的各種現(xiàn)象與教學(xué)的關(guān)系,提升學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將網(wǎng)絡(luò)作為學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題的手段,同時(shí)為后續(xù)課程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)環(huán)保、節(jié)約用水等知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)做好鋪墊。

        (二)培養(yǎng)正向思維和逆向思維能力

        逆向思維是創(chuàng)新力不竭的源泉,溶解與結(jié)晶是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正向思維和逆向思維非常好的例子。在STEAM概念下,經(jīng)過(guò)此前的溶解實(shí)驗(yàn)和教學(xué),學(xué)生已經(jīng)初步掌握了溶解規(guī)律,經(jīng)過(guò)教師引導(dǎo)如何將已經(jīng)溶解的物質(zhì)進(jìn)行分離的提示,采用折紙過(guò)濾的方法,將水與面粉、細(xì)沙等進(jìn)行分離,對(duì)比水與分離開(kāi)的面粉、細(xì)沙和初始狀態(tài)的物質(zhì)的相同與不同;通過(guò)物理加熱的方式展示常溫狀態(tài)下砂糖溶解—飽和—加熱再溶解—加熱蒸發(fā)結(jié)晶的過(guò)程,認(rèn)識(shí)加熱在砂糖溶解的不同階段所起到的作用,進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的逆向思維模式,通過(guò)蒸發(fā)后的氣態(tài)水、液態(tài)水和冰的不同形態(tài)提出三態(tài)水的轉(zhuǎn)換及逆向轉(zhuǎn)換機(jī)理,強(qiáng)化逆向思維。

        (三)激發(fā)想象力

        小學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和生活閱歷不多,多姿多彩的天真想象力是小學(xué)生非常重要的特質(zhì),非常值得教師和家長(zhǎng)珍惜。如何將學(xué)生的想象力引導(dǎo)到學(xué)習(xí)與創(chuàng)新上來(lái)并給予必要的肯定,是非常值得重視的問(wèn)題。在溶解與結(jié)晶的教學(xué)過(guò)程中,在討論如何將細(xì)沙與水分離時(shí),有學(xué)生提出了非常天真可愛(ài)的想法:“將細(xì)沙和水裝進(jìn)沙包,用一根繩子拴緊,掄起來(lái)就可以將水甩出去,留下沙子?!边@是一個(gè)充滿了天真的想象,又是放在STEAM概念下利用離心力進(jìn)行分離的可行性方案。通過(guò)教師和同學(xué)的鼓勵(lì),學(xué)生又想象出將沙包放在洗衣機(jī)里脫水這一創(chuàng)新又省力的方法,進(jìn)一步激活了科學(xué)課堂的教學(xué)氛圍,達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

        (四)植入節(jié)約用水等生態(tài)環(huán)保概念

        對(duì)水的利用是工作和生活中基礎(chǔ)、常見(jiàn)的事情,水環(huán)境治理也是國(guó)家生態(tài)文明的重要組成部分。受傳統(tǒng)教育的影響,許多家長(zhǎng)尤其是農(nóng)村地區(qū)的家長(zhǎng)還存在節(jié)約用水與環(huán)保用水等方面的認(rèn)知誤區(qū)。某大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)致力于村級(jí)生活污水處理及小型化設(shè)備的研發(fā),在全國(guó)范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可?;趯?duì)生態(tài)保護(hù)科普的目的,該團(tuán)隊(duì)借助基于STEAM概念的污水處理實(shí)驗(yàn)室,通過(guò)很短的途徑實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)?;诖?,教師可以在課堂上,指導(dǎo)學(xué)生親自操作,通過(guò)高科技的手段完成生活污水轉(zhuǎn)變成清澈的凈水,體驗(yàn)用課堂教學(xué)知識(shí)以外的方法實(shí)現(xiàn)溶解的反向工藝,了解其工作機(jī)理,實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的寶貴性及水資源的循環(huán)利用產(chǎn)生較深刻的認(rèn)識(shí)。

        (五)培養(yǎng)動(dòng)手能力

        在后續(xù)的“溶解”科學(xué)教學(xué)中,教師還可以結(jié)合技術(shù)與藝術(shù)等內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)一步的逆向思維STEAM方案。此前的溶解都是水多于浸入物質(zhì)的,之后是通過(guò)結(jié)晶、沉淀等方式還原物質(zhì)的方案講解與實(shí)驗(yàn),而現(xiàn)階段教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)課程下的手工制陶,進(jìn)行反向?qū)嶒?yàn)操作。教師引導(dǎo)學(xué)生從和泥開(kāi)始,將適量的水與陶土攪拌后制成陶泥,經(jīng)過(guò)練泥、制坯、成形等步驟,完成陶胎的制作,還可讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛(ài)好等在陶胎表面進(jìn)行創(chuàng)作,組織學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)解釋陶器最后的自然干燥或燒制,并比較與此前所學(xué)知識(shí)的不同之處。

        (六)協(xié)作能力

        目前的在校學(xué)生,在家里是家人一致寵愛(ài)的對(duì)象,缺乏與教師和同學(xué)相處的經(jīng)驗(yàn)。STEAM概念下的許多教學(xué)和實(shí)驗(yàn),可以通過(guò)讓學(xué)生互相配合完成某些功課或?qū)嶒?yàn),使學(xué)生認(rèn)識(shí)到協(xié)作的重要性,意識(shí)到只有通過(guò)與教師和同學(xué)的認(rèn)真協(xié)作,才可以完成個(gè)人難以完成的任務(wù),達(dá)到認(rèn)知團(tuán)隊(duì)作用、培養(yǎng)協(xié)作精神的教學(xué)目的。

        STEAM概念與小學(xué)科學(xué)學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)具有非常高的吻合度。目前,在我國(guó)的小學(xué)教育中,STEAM概念正在興起,并在實(shí)踐中逐步走向成熟,學(xué)校及教師可以尋求有能力并熱心于小學(xué)教育的科研院所提供支持和幫助,建設(shè)STEAM概念下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)體系,以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。將STEAM概念應(yīng)用于科學(xué)教學(xué),借此激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力,具有非常高的可行性,會(huì)在學(xué)生的心中植下科學(xué)的種子,伴隨學(xué)生成長(zhǎng)和成才。

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