江蘇省張家港市實驗小學(xué) 王 玲

STEM教育最早提出自美國，強調(diào)學(xué)科之間的交叉融合，建立起科學(xué)的思維模式，對創(chuàng)新能力有更多的培養(yǎng)。當(dāng)下，STEM教育在小學(xué)教育界很流行，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的良好輔助。作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融合STEM教育開發(fā)更多的實驗課程和項目實踐課程，可以發(fā)展學(xué)生的思維能力，跨越學(xué)科的學(xué)習(xí)方式更能激發(fā)其科學(xué)興趣，促進學(xué)生的全面發(fā)展。下面，本文就如何實現(xiàn)STEM教育與小學(xué)科學(xué)的融合做出分析和探討，以期能通過實踐課例充分認識并運用好STEM新型教育理念，更好地適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展。

一、有的放矢，STEM教育和小學(xué)科學(xué)課程的特點分析

1.STEM教育特點分析。

STEM教育，是Science（科學(xué)）、Technology（技 術(shù)）、Engineering（工程）、Mat hemat ics（數(shù)學(xué)）四個詞的首字母縮寫，故名思議，STEM集上述于一體，是一種綜合教育，目的是能夠發(fā)展學(xué)生的綜合能力。在學(xué)習(xí)過程中，它強調(diào)學(xué)科之間的交叉融合，關(guān)注學(xué)生理工科思維的提升，和傳統(tǒng)的課堂相比，STEM能給學(xué)生充足的時間，避免了學(xué)生對創(chuàng)造力的束縛，更加適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展，在運用綜合能力分析和解決問題的過程中實現(xiàn)融合性的認知，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

2.小學(xué)科學(xué)課程的特點。

小學(xué)科學(xué)課程源自“自然課”，是一門實踐性課程，蘊含著生命科學(xué)、物理科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)和工程四大方面，意在發(fā)展學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)素質(zhì)。在現(xiàn)代課程改革之后，填鴨式和灌輸式教學(xué)已逐漸被摒棄，知識涵蓋面比較廣的科學(xué)課程延伸到學(xué)生的探究，枯燥的常識和原理在靈活多變的教學(xué)方式中變得多姿多彩。總體而言，小學(xué)階段的科學(xué)啟蒙教育有如下特點：

（1）人人都能學(xué)的科學(xué)。小學(xué)科學(xué)課程為的是能夠讓學(xué)生獲得良好的科學(xué)教育，要面向全體學(xué)生，使每位學(xué)生都能獲得公平的學(xué)習(xí)機會，人人可以做積極的思考，發(fā)展學(xué)生科學(xué)潛能的同時，適應(yīng)學(xué)生的個性發(fā)展需要。

（2）以生活中的科學(xué)為邏輯起點?；趯W(xué)生已有的生活經(jīng)驗和兒童認知特點，體現(xiàn)科學(xué)課程的生活情景化教學(xué)，使學(xué)生在熟悉的情景中了解科學(xué)與生活的關(guān)系，體會科學(xué)源于生活、用于生活，逐步學(xué)會運用所學(xué)的科學(xué)知識去分析和解決生活中的一些實際問題。

（3）以科學(xué)探究為最為重要的學(xué)習(xí)方式。作為學(xué)生學(xué)習(xí)的支持者和引導(dǎo)者，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，不同的教學(xué)方式與策略，有利于保護學(xué)生的好奇心，獲得最佳的學(xué)習(xí)結(jié)果。

（4）科學(xué)課程具有開放性。廣泛存在于學(xué)校、家庭、社會、大自然、網(wǎng)絡(luò)和各種媒體中的多種資源，給教師和學(xué)生提供了更多選擇的機會和創(chuàng)造的空間，滿足不同經(jīng)驗背景的學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的需要。

3.兩者的共性研究。

現(xiàn)代課程改革要求關(guān)注學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。小學(xué)科學(xué)課程，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)方法和科學(xué)態(tài)度需要進行多方向的培養(yǎng)，滿足不同差異性背景下的學(xué)生學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的精神，最大限度地開啟學(xué)生頭腦思維。這就需要教師按照現(xiàn)行的教材或課程資源，融合科學(xué)和多個學(xué)科，從科學(xué)課程本身出發(fā)實現(xiàn)學(xué)科融合的最終目標(biāo)，促進學(xué)生綜合素養(yǎng)的進步和提升。可以說，小學(xué)科學(xué)課程其實也是一門整合的學(xué)科，這些與STEM非常一致。

二、聚焦主題，STEM與小學(xué)科學(xué)研究融合的價值分析

1.以項目為途徑，發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。

自新一輪基礎(chǔ)教育課程改革，小學(xué)科學(xué)教師也正經(jīng)歷了從科學(xué)知識—科學(xué)教學(xué)方法—科學(xué)態(tài)度的轉(zhuǎn)變。小學(xué)科學(xué)課程是學(xué)習(xí)“四位一體”的科學(xué)，跨學(xué)科，綜合性極強，有很多探究性的教學(xué)內(nèi)容，更加關(guān)注學(xué)生的思維能力。STEM教育有著較強的綜合整理能力，將小學(xué)科學(xué)與STEM融合之后，能為學(xué)生提供更多的參與科學(xué)實驗與探究的機會，既能彌補學(xué)科中的一些短板，實現(xiàn)科學(xué)課程深層次改革，也能讓學(xué)科進行整合。探究性學(xué)習(xí)、拓展性學(xué)習(xí)的方式是動態(tài)的，學(xué)生的動手能力、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)造性得到了鍛煉，這與新課程改革的需要相吻合。

2.以跨學(xué)科為核心，促進學(xué)生學(xué)科體驗式的成長。

在現(xiàn)階段的教育體系當(dāng)中，STEM教學(xué)模式正逐漸受到重視，其應(yīng)用價值逐步凸顯，但在我國，STEM教育興起較晚，仍屬一個新的課題。小學(xué)階段是學(xué)生發(fā)展認知的關(guān)鍵時期，而STEM教學(xué)模式能夠突出學(xué)科整合的特點，增強學(xué)生的知識學(xué)習(xí)力，培育學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識去分析和解決問題的意識與能力，注重過程的提升，學(xué)生在自我探究中完成科學(xué)教學(xué)活動，不斷地提升自我認知，在聯(lián)合多個學(xué)科的過程中建立起不同的思維，在發(fā)展學(xué)生的知識遷移能力的過程中感受不同知識學(xué)科的學(xué)習(xí)，促進學(xué)生學(xué)科體驗式的成長。

3.以新技術(shù)為支撐，激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣與團隊協(xié)調(diào)力。

STEM教學(xué)模式實現(xiàn)跨學(xué)科整合，使課堂教學(xué)更貼近生活，鼓勵學(xué)生能夠積極參與，在這樣的過程中，學(xué)生會加強互動，動手操作，綜合運用多學(xué)科知識，使整個課堂更具活力、生機與特色，在體現(xiàn)科學(xué)學(xué)科獨特魅力的同時，也讓學(xué)生感受到了不一樣的學(xué)習(xí)體驗，大大激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)興趣。例如，鉆木取火的實驗，在實施的過程中，教師可以提供新實驗、新設(shè)備，有些教師也會把STEM和學(xué)科游戲相結(jié)合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到高漲。設(shè)計鉆木取火的實驗時，可以小組合作的形式開展，促進學(xué)生之間的交流，開展相關(guān)的分析與論證，尋找問題的解決途徑，從而了解到火花產(chǎn)生的條件和鉆木取火的原理。以技術(shù)為橋梁，融入有趣的生活問題，結(jié)合實驗步驟代入實驗原理，這樣的過程充滿了趣味性，增強了學(xué)生的探究欲望，關(guān)注新技術(shù)及其實踐應(yīng)用，在不知不覺中讓學(xué)生創(chuàng)造更多的成就。

三、深層多維，STEM思想在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的融合運用

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動中，STEM的融合運用能擺脫傳統(tǒng)教學(xué)的限制，以問題或以項目為途徑切入教學(xué)，采用綜合知識解決問題，為學(xué)生搭建適宜學(xué)生學(xué)習(xí)、成長的教學(xué)方案，為教學(xué)帶來更多的可能，更好地促進學(xué)生的成長。

1.設(shè)計有挑戰(zhàn)的實驗，促進學(xué)生跨物質(zhì)思考。

教材是教學(xué)的重要參考，但高效的課堂不能照本宣科，而是需要教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生特點，靈活改編調(diào)整、優(yōu)化處理，既要使原教材應(yīng)有的效益不減，又要實現(xiàn)創(chuàng)新的增值有效，做到“用教材教，而不是教教材”。

例如，五年級上冊“土壤中有什么”一課，在談話導(dǎo)入、成功吸引學(xué)生注意力之后，教師可以順勢引導(dǎo)學(xué)生通過直覺、想象等創(chuàng)新方法假設(shè)性地說一說土壤中有哪些東西，再讓學(xué)生在學(xué)習(xí)小組內(nèi)用自主實驗的方式驗證自己的猜想，這對五年級的學(xué)生來說非常具有挑戰(zhàn)性。作為學(xué)生自主實驗的引導(dǎo)者、支持者，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在組內(nèi)制定觀察活動計劃，結(jié)合四年級時所學(xué)的“檢驗食物營養(yǎng)”的知識內(nèi)容，通過類比的方法與所要解決的問題建立關(guān)聯(lián)，大膽進行推理。通過對土壤的觀察，學(xué)生得出了這樣的猜想：“食物中最重要的營養(yǎng)——蛋白質(zhì)是用火燒的方法進行檢驗的，會發(fā)出刺鼻的氣味。動物身體的主要組成物質(zhì)就是蛋白質(zhì)，土壤中黑色的營養(yǎng)成分是動植物腐爛后形成的，所以土壤中的黑色物質(zhì)有可能就是蛋白質(zhì)變成的，是同一種營養(yǎng)以不同的形態(tài)存在。如果真是這樣的話，用火燒的方法就能檢測。”正是在教師這樣有意義的引導(dǎo)下，學(xué)生用聯(lián)想、推理的創(chuàng)新思維方法得出了令人“驚訝”的結(jié)論。在后來的實踐檢測中，學(xué)生利用火燒的方法驗證了腐殖質(zhì)的確會發(fā)出刺鼻的氣味，不僅能使觀察實驗更加有序、高效，避免了枯燥的說教，更能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

STEM教育理念的融入，保證了科學(xué)探究的有效性，同時又能以更寬闊的視野對教材進行剖析與挖掘，兼顧工程實踐的創(chuàng)新性，更好地實現(xiàn)了對學(xué)生情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)。

2.設(shè)計有價值的問題，促學(xué)生跨現(xiàn)象聯(lián)系。

思維因問題而深入，有效的提問，能激發(fā)學(xué)生善于思考、主動探究?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的方式，為提問創(chuàng)設(shè)條件，教師要善于利用問題為學(xué)生確立探究的動因和目標(biāo)，促進學(xué)生跨現(xiàn)象聯(lián)系，并帶著問題去探索，千方百計去論證和檢驗，培養(yǎng)自主探究的思維品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。

以《光是怎樣傳播的》一課的教學(xué)為例，教科書上的實驗是通過“3張紙上的小孔在1條直線上才能看見物體”和“紙管的彎直對觀察的影響”驗證光的傳播路線。在此基礎(chǔ)上，教師還可以設(shè)計更有探究性的問題，讓學(xué)生用證據(jù)去證明“光是沿直線行走”?！岸牉樘?，眼見為實”，學(xué)生通過創(chuàng)設(shè)粉塵的環(huán)境，親眼看見光是沿直線行走，以實驗對結(jié)論進行驗證。因勢利導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生對此現(xiàn)象進行分析：“光本是看不到的，但照在呈分散狀的小顆粒物體上我們可以從受光照的物體感受光的傳播路線?！彪S即，教師提出更深層的問題：“粉塵是顆粒，我們原來學(xué)過的溶解是把可溶解顆粒變成微粒，當(dāng)光穿過這些微粒時能不能看到直線的光？”接下來的時間交給學(xué)生進行先推理論證，再實踐檢驗。

上述教學(xué)中，以問題解決為導(dǎo)向，對學(xué)生提出了更高的要求。通過實驗中的現(xiàn)象分析對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力實現(xiàn)了多維度和深層次的訓(xùn)練。通過跨現(xiàn)象聯(lián)系，學(xué)生發(fā)散思維被激活，課堂也因此而變得精彩紛呈。

3.善用思維工具，促學(xué)生多角度思維。

不是所有的教材內(nèi)容都適合對學(xué)生進行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，而需要教師能夠根據(jù)創(chuàng)新思維形式的特點，結(jié)合科學(xué)教材“大單元、雙螺旋”的編排體系，基于課標(biāo)對教材進行挖掘：具有縱向知識聯(lián)系的；具有橫向知識類比性的。結(jié)合社會現(xiàn)實情況，進行創(chuàng)新改進，引導(dǎo)學(xué)生多角度進行問題分析，提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

例如，六年級下冊科學(xué)第八課《環(huán)境問題和我們的行動》，本課的重點是加深學(xué)生對環(huán)境問題的理解，增強環(huán)境保護意識，課中沒有任何實驗。但是，只要設(shè)計得合理，教學(xué)用的錄像、照片及資料同樣能創(chuàng)設(shè)多角度思考問題的機會，成為發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維的資源。譬如，教師可以把學(xué)習(xí)活動重新整合、優(yōu)化成如下兩個部分：

第一部分：羅列出影響地球環(huán)境的不利事件，借用維恩圖，可以找出人類的生存與需求是造成環(huán)境被破壞的最大因素。這一過程可以通過圖表對學(xué)生的邏輯思維與逆向思維進行訓(xùn)練。

第二部分：教師引導(dǎo)學(xué)生多角度看待環(huán)境問題，將學(xué)生分成思考方向不同的小組進行策略探討，然后在全班交流分享，再通過組際合作得到一個基于綜合考慮的倡議。

適當(dāng)調(diào)整、改編、拓展教材內(nèi)容后，不僅能使學(xué)生學(xué)習(xí)得輕松有趣，更能培養(yǎng)學(xué)生想象、關(guān)聯(lián)、逆向等思維能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動到主動，順利地達成了教學(xué)目標(biāo)，這也正是STEM的重要目標(biāo)之一。

4.創(chuàng)設(shè)原點思考機會，促學(xué)生逆向思維。

原點思考，就是讓學(xué)生站在問題產(chǎn)生的最初時、空、地進行問題關(guān)鍵的找尋，進行解決問題關(guān)鍵的思考。這是科學(xué)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新創(chuàng)造的源頭，也是知識與能力底層構(gòu)建的出發(fā)點。

比如，在講解托盤天平的使用時，大多是教師以定律的方法讓學(xué)生接受“左物右碼”的放置規(guī)律，而這樣的做法恰恰讓學(xué)生錯失了可以站在原點思考的機會。教學(xué)中，教師不妨讓學(xué)生自己動手探究：為什么要“左物右碼”？帶著這樣的疑惑，讓學(xué)生去驗證“只有游碼可用時，把物體放在右邊的托盤根本沒辦法進行重量的稱取（同向）”。通過實驗過程得出的結(jié)論，遠遠比死記硬背更容易理解和記憶，同時，訓(xùn)練了學(xué)生的逆向思維能力，學(xué)生的設(shè)計與創(chuàng)新能力也在有效的實驗過程中得到了進一步的發(fā)展。

融入STEM教育理念，使學(xué)生經(jīng)歷和體驗教材內(nèi)容以外的知識，在充滿趣味的學(xué)習(xí)氛圍中豐富學(xué)生對生活事物的經(jīng)驗認知，呈現(xiàn)有效的、高質(zhì)量的學(xué)習(xí)，自然而然地掌握學(xué)科知識。

總之，小學(xué)科學(xué)教學(xué)整合STEM課程在大力呼喚素質(zhì)教育的今天可謂勢在必行，但它不是簡單的結(jié)合，而是需要教師在真正理解STEM教育精髓的基礎(chǔ)上，把眾多孤立學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容整合成一個互相聯(lián)系的統(tǒng)一的整體，從而引導(dǎo)學(xué)生能夠綜合運用知識去解決一個實際問題，這是一個新的學(xué)習(xí)平臺，是一種跨學(xué)科的體驗。教師應(yīng)充分認識并運用好STEM新型教育理念，完美地融入科學(xué)課堂中?？缭綄W(xué)科的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生的創(chuàng)新能力、合作能力及綜合應(yīng)用能力在更多的拓展中得到有效發(fā)展。