【摘" 要】 STEM教育是綜合科學、技術、工程、數(shù)學等學科知識的一種綜合教育方式，突出學科之間的交叉滲透，從而提升課堂的有效性。STEM教育強調科學、技術、工程和數(shù)學之間的跨學科整合，并特別注重學生的實踐性、情境性、趣味性和協(xié)作性。文章旨在探討STEM教育理念下小學科學教學設計的優(yōu)化策略。首先，文章對STEM教育的概念進行了描述;接著，詳細闡述了STEM教育的理念和價值;最后，深入分析了基于STEM教育理念的小學科學教學設計優(yōu)化策略，這些策略包括強化跨學科融合、創(chuàng)新教學理念、構建情境化學習環(huán)境以及豐富實踐活動。實踐結果表明，這些優(yōu)化策略能有效提升學生的學習興趣、實踐能力和創(chuàng)新精神，為小學科學教學的改革與發(fā)展提供了寶貴的參考和借鑒。

【關鍵詞】 STEM教育;小學科學;教學設計;跨學科教學

一、STEM理念概述

STEM，即Science（科學）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學）、Technology（技術）四門學科的綜合，早在1986年，美國科學家就已開始探索STEM教育理念，其顯著的應用效果得到了政府的大力支持。隨著我國對教育發(fā)展的日益重視，STEM教育理念逐漸被引入國內，并得到了廣泛的普及和實踐應用。STEM教育特點鮮明，強調整合性、體驗性、探索性和合作性。

通常，小學階段的學科教育是在領域劃分后進行針對性教學，而STEM教育理念則強調多門學科的思想整合。相較于傳統(tǒng)的“填鴨式”教育，STEM教育更具先進性。因此，小學教師在進行科學教學時，應摒棄傳統(tǒng)的教學模式，結合STEM教育理念，融合多門學科的思想優(yōu)勢，產生思想關聯(lián)，從而促進學生跨學科的發(fā)展，打下堅實的學科基礎。

STEM教育理念尤其注重學生面對疑難問題時的自主解決能力。在多學科綜合學習過程中，教師應針對學生的問題進行引導式解決和鼓勵，逐步培養(yǎng)學生的動手實踐和自主創(chuàng)新能力。由此可見，STEM理念在小學科學教育中具有極高的重要性?；赟TEM教育理念，小學生可以更高效地掌握科學知識，強化邏輯思維，并在輕松愉悅的科學課堂中獲得成長，這將有助于小學科學教學效率和質量的大幅提升。

二、開展STEM教育的必要性

首先，從中華民族偉大復興的宏偉目標出發(fā)，立足于培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人，開展STEM教育是至關重要的。STEM教育不僅能夠有效提升學生的科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)，還能深入發(fā)展學生的四種關鍵能力，即認知能力、創(chuàng)新能力、合作能力和職業(yè)能力，是培育復合型、創(chuàng)新型人才不可或缺的教育形式。

其次，從學校內涵發(fā)展與品質提升的角度出發(fā)，基于構建涼州區(qū)發(fā)放鎮(zhèn)九年制學?！拔南藕芍判袠穼W”課程體系的考量，為了營造有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教育環(huán)境，開展STEM教育勢在必行。STEM教育不僅豐富了學?！拔南藕芍判袠穼W”課程體系的內容，還為項目式學習提供了具體的實施途徑，極大地推動了學校內涵發(fā)展與品質提升，是激發(fā)學生潛能、促進內涵式發(fā)展的必要教育手段。

最后，從學生全面與多元發(fā)展的角度出發(fā)，基于挖掘和發(fā)展學生愛好與興趣的需求，為了營造基于個性化發(fā)展的教育環(huán)境，開展STEM教育具有重要意義。STEM教育不僅能夠激發(fā)理科生的學習興趣，還能有效培養(yǎng)和發(fā)展學生的動手實踐能力，特別是提升他們解決問題的能力。STEM教育不僅為學校內涵發(fā)展定位，更為學生個體的未來就業(yè)“把脈”，是滿足新時代人們對優(yōu)質教育需求的關鍵教育形式。

三、STEM教育理念的價值

（一）提升教學效率

在小學科學課堂上，教師應用STEM教育理念可以引導學生成為課堂的主體，指導學生用心觀察、獨立思考、合作討論、體驗實踐，讓學生通過參與課堂活動深入理解和感悟自然現(xiàn)象與客觀規(guī)律。當科學客觀規(guī)律通過學生的用心觀察、獨立思考、合作討論和體驗實踐得出時，學生對科學知識的記憶程度、理解深度和掌握的靈活性都會遠超于單純講授所得。因此，應用STEM教育理念能夠有效提升學生的學習質量，并提高課堂教學效率。

（二）提升教師實力

相較于常規(guī)教育模式，應用STEM教育理念對教師而言確實更具挑戰(zhàn)性。教師需要具備將科學、技術、工程和數(shù)學的多學科知識進行有效融合的能力，并在小學科學課堂上將這些知識與地理、歷史等其他學科知識相融合進行講解。同時，教師還需將這些融合的知識以趣味化的方式呈現(xiàn)，以確保學生能夠保持濃厚的學習興趣。因此，為了有效發(fā)揮STEM教育理念的價值，教師需要不斷拓寬自己的知識面，持續(xù)提升自身的綜合能力和教學技巧。

四、STEM教育理念下小學科學教學設計優(yōu)化策略

（一）在教學設計上實現(xiàn)學科融合

STEM教育以其顯著的跨學科融合特點，要求小學科學教師特別注重小學科學與其他學科知識的融會貫通。教師需要運用現(xiàn)代教育技術，將科學、技術、工程和數(shù)學等方面的知識融入小學科學課堂，實現(xiàn)課堂領域內的學科融合，從而全面促進學生的發(fā)展。STEM教育強調學科之間的知識關聯(lián)性，因此，在小學科學課堂中，教師應為學生提供充足的實踐機會，借助全媒體教學工具，不斷創(chuàng)新多元化的教學模式。通過學科之間的知識點進行交互式碰撞，教師可以開拓學生的思維，深化學生對科學知識的探究和理解。讓學生在學科交叉與碰撞中，夯實科學課堂的理論基礎，發(fā)展學生綜合學習的能力。

舉例而言，在學習“下雨天先看到閃電再聽到雷聲”的科學原理時，教師應探究與其他學科的關聯(lián)知識。例如，“在比賽長跑的開始階段，發(fā)令槍的煙霧與槍聲哪個速度更快？”這一問題實際上涉及的是物理學和工程學的內容。以上兩個問題分別關聯(lián)于自然科學和工程學，它們之間的共通點是“光速比聲速快”。教師可以利用這一理論知識，將兩個知識點進行綜合講解，并進一步拓展學生的知識領域，如“有色煙霧”“發(fā)光火藥”等技術層面的知識。這樣，就可以實現(xiàn)科學、工程、技術三者的跨學科知識融合，開展整體性、系統(tǒng)化的關聯(lián)性教學。因此，小學科學教師應深刻認識到STEM教育理念的跨學科融合特點，積極實現(xiàn)科學、技術、工程、數(shù)學之間的相互交叉和融合，以豐富學生的科學認知，拓寬學生的學科視野，為學生的深度學習和發(fā)展奠定堅實的理論基礎，進而促進學生在未來學習中的終身發(fā)展。

（二）在教學設計中更新STEM教學理念

STEM教育理念和素質教育理念的貫徹落實，不僅為小學科學教學帶來了理念上的創(chuàng)新，還極大地豐富了教學方法和策略。這些改革在提升學生參與科學活動積極性的同時，也幫助他們樹立了正確的科學態(tài)度，并顯著提升了他們的動手能力。因此，在小學科學課堂中，教師應積極更新和采納STEM的創(chuàng)新性教學理念。

一方面，教師應實現(xiàn)STEM教育理念與素質教育理念的統(tǒng)一。STEM教育的核心在于科學、技術、工程和數(shù)學的有機統(tǒng)一，它是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和解決實際問題能力的有效途徑。這一具有深遠意義和影響力的教學理念，要求小學科學課堂實現(xiàn)這四個學科的有機整合。通過跨學科融合的教學方式，激發(fā)學生的科學探索欲望，進而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。另一方面，教師應創(chuàng)新小學科學的課堂教學策略。小學科學是一門涉及多學科知識的綜合性課程，教師不應局限于科學知識的教學，而應引導學生從全方位、多角度分析并解決問題。通過創(chuàng)新教學策略，教師可以充分發(fā)揮STEM教育的優(yōu)勢，使小學科學教學更加生動、有趣和有效。

舉例而言，在教授“制作計時器”相關知識時，教師應首先明確學生的具體任務是“制作計時器”。根據(jù)學生的年齡特點和身心發(fā)展規(guī)律，教師可以將學生分為若干個學習小組，以小組合作的形式開展計時器的制作活動。在活動過程中，教師應及時給予學生指導和幫助，鼓勵他們自主探究擺鐘的工作原理。教師通過展示擺鐘的工程圖，利用視頻、動態(tài)圖片等多媒體形式，可以直觀地讓學生理解擺鐘的運作機制，并教授他們計數(shù)器的制作方法。因此，教師應充分發(fā)揮STEM教育的優(yōu)勢，利用多學科知識的融合，為學生創(chuàng)造豐富的實踐機會。

（三）在教學情境設計中營造立體化的STEM學習情境

小學科學課堂應著重從培養(yǎng)學生科學核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，結合其綜合性、實用性的特點，有效整合跨學科的教學資源。教師應借助信息化的教學手段，努力創(chuàng)造STEM教學情境，充分考慮小學生的實際情況，以激發(fā)他們的學習積極性和興趣。小學生受年齡因素的影響，對周圍事物往往有強烈的好奇心，但注意力也容易分散。鑒于小學科學課堂與技術、工程、數(shù)學等學科緊密相連，教師應深入分析小學生的認知發(fā)展規(guī)律，對教學資源進行深度優(yōu)化和整合。在全媒體時代，教師可以利用豐富的網絡信息資源，為學生篩選出高質量的科學學科材料。同時，借助云端、微課、慕課等現(xiàn)代教育技術，教師可以創(chuàng)設形象化、立體化的STEM學習情境，讓學生在這種情境中發(fā)揮主觀能動性，積極參與科學實踐活動，從而更好地掌握科學知識，提升科學素養(yǎng)。

舉例而言，在學習《影子》這節(jié)課時，教師應充分結合課程的實踐性特點，組織學生在晴朗的天氣下參觀校園。引導學生利用現(xiàn)場觀察的方法，確定太陽的高度和位置，教授學生使用如“平臂疊拳法”等有效的科學方法，來測量太陽當時的高度，并示范正確的測量方法，確保學生正確操作。同時，鼓勵學生及時記錄太陽高度和位置的變化。通過觀察與測量，學生能夠深入理解和掌握本節(jié)課“影子”的關鍵知識點。在此基礎上，教師可以組織學生進行小組合作學習，確定討論主題“太陽影子的變化規(guī)律”，并圍繞這一主題引導學生開展有序的討論。這樣的教學活動為學生營造了一個立體化的STEM教學情境，不僅有助于學生深入理解科學知識，還能提升他們對小學科學的興趣，從而打造高效的小學科學課堂。

（四）組織豐富的社會實踐活動

STEM教學具有綜合性和實踐性，小學科學課程側重于培養(yǎng)小學生的動手操作能力。因此，教師應加強學生之間的合作探究，為學生提供豐富的社會實踐活動，以加強學生的動手操作能力。小學生正處于認知能力和動手操作能力發(fā)展的啟蒙期，對部分實踐活動無法完成，教師應引導學生在社會活動中尋求同學的幫助，以組建團隊的方式，加強團隊的團結協(xié)作，在激發(fā)學生團隊意識的基礎上，提升學生的動手操作能力，并能夠有效地將課堂上的理論知識應用到日常生活和學習中。

舉例而言，在學習“河流對土地的作用”相關科學知識時，教師應為學生提供現(xiàn)場型的演示實驗，借助電子白板等信息化技術手段，為學生模擬出“河流沖擊土地”的實驗。該實驗對小學生而言有一定的難度，涉及復雜的材料準備和動手操作程序，并且對沖擊實驗的記錄要求準確。因此，教師應根據(jù)小學生的科學水平和學習能力，將學生分為多個學習小組，組織學生在小組內進行科學實驗和模擬實驗。小組合作學習應注重討論交流的質量和順序，堅持小組成員在科學實驗中的主體地位，并充分發(fā)揮每一位學生的優(yōu)點和特長。擅長書寫并速度較快的學生可以負責記錄實驗書庫，動手能力強的學生可以主持實驗的模擬活動。本節(jié)課的實驗活動能夠有效激發(fā)學生對科學實驗的參與度，并提升學生間的團隊協(xié)作精神，培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新思維。

五、結語

本研究深入探討了STEM教育理念下小學科學教學設計的優(yōu)化策略，不僅深化了對STEM教育理念的理解，還為小學科學教學的改革與發(fā)展提供了全新的視角和策略。經過一系列的實踐探索，跨學科融合、創(chuàng)新性教學、情境化學習環(huán)境以及實踐體驗式學習等策略在小學科學教學中的有效應用，已經顯著提升了學生的學習興趣、實踐能力和創(chuàng)新精神。需要強調的是，教學設計的優(yōu)化是一個持續(xù)不斷的過程，它要求教師在實踐中不斷探索、總結與反思。隨著科技的日新月異和教育理念的持續(xù)更新，教師需繼續(xù)深入研究，不斷完善和優(yōu)化小學科學教學設計，以確保其能夠緊密適應時代發(fā)展的需要，從而培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新精神和實踐能力的人才。

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