摘" 要：在科學(xué)技術(shù)日新月異的大背景下，學(xué)科交叉融合與技術(shù)集成已經(jīng)成為常態(tài)，新理論、新發(fā)明、新技術(shù)的出現(xiàn)對科學(xué)教育提出全新的要求。STEM教育作為一種以項目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機地融為一體，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。將STEM教育理念應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，通過項目式學(xué)習(xí)、問題探究式教學(xué)、以問啟思、加強學(xué)科融合和融入信息技術(shù)等實踐路徑，提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)能力和實踐探究能力，助力學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM教育；小學(xué)科學(xué)；項目式學(xué)習(xí)

文章編號：1671-489X（2025）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.03.

0" 引言

義務(wù)教育科學(xué)課程具有基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性特征。課程要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生在認識自然和探索自然、獲得科學(xué)知識、解決科學(xué)問題以及技術(shù)與工程實踐過程中，形成科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。STEM教育是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機融為一體的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。項目式學(xué)習(xí)和問題解決導(dǎo)向是STEM教育課程的主要組織方式[1]。將STEM教育理念應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。如何實現(xiàn)STEM教育理念與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的相互融合，是當(dāng)前新課標(biāo)背景下小學(xué)科學(xué)課程實施中需要深入探索的重要課題。

1" STEM教育理念對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的促進

作用

STEM教育理念最早是美國政府提出的教育倡議。STEM一詞實質(zhì)上是多元化組合而成，包括科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）等元素。STEM教育理念強調(diào)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)，其主旨是強調(diào)多學(xué)科之間的融合，從更加全面的角度發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)新思維并解決問題，從而培養(yǎng)完整的科學(xué)思維。從STEM教育理念的價值看，其并不是對學(xué)科進行簡單疊加或者植入，而是實現(xiàn)真正的融合，并且依托自然科學(xué)、人文社會和情感心理等背景，使STEM教育發(fā)揮出最佳效果，確保學(xué)生能夠在STEM教育下獲得綜合能力的提升。小學(xué)科學(xué)涵蓋面廣、綜合性強，通過課程實施要培養(yǎng)小學(xué)生的探究實踐能力、動手能力和創(chuàng)新能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中基于STEM教育理念實施教育教學(xué)活動，對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)將起到積極的促進作用[2]。

1.1" 有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力

從STEM教育的目標(biāo)來看，讓學(xué)生掌握學(xué)科知識并非STEM教育的根本目的，創(chuàng)新、實踐和跨學(xué)科才是STEM教育的本質(zhì)。STEM教育要求教師在傳授知識技能的同時，注重結(jié)合現(xiàn)實生活創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中存在的問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的綜合能力，真正達到學(xué)以致用的目的。因此，STEM教育的素材一般來源于真實生活，并且將科學(xué)問題根植于生活情境之中，以提升生活與學(xué)科的融合度，培養(yǎng)學(xué)生動手操作的能力，增強教學(xué)效果[3]。比如，利用校園中的花壇建立植物園，讓學(xué)生在觀察和種植的實際活動中學(xué)習(xí)生命科學(xué)知識，培養(yǎng)他們的自主探究能力和實踐能力。

1.2" 有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

當(dāng)代科技發(fā)展突飛猛進，素質(zhì)教育深入推進，各學(xué)科教學(xué)內(nèi)容早已是“你中有我，我中有你”，任何局限于自我發(fā)展的科學(xué)，勢必脫離時代變革的需求，無益于學(xué)科與學(xué)生的發(fā)展。STEM教育理念下，學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容非常豐富，學(xué)科內(nèi)容交叉應(yīng)用，科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)與其他學(xué)科知識相互影響、彼此促進，能夠突破傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的局限，擴大科學(xué)教學(xué)的內(nèi)容和范疇，實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成和綜合能力的提升。

1.3" 有利于提升學(xué)生的合作能力

STEM教育側(cè)重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，更關(guān)注學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)新思路并解決問題的能力，能夠激發(fā)學(xué)生對問題結(jié)果進行探索的欲望。STEM教育強調(diào)學(xué)生之間的協(xié)作，教師通過開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，發(fā)揮小組同伴的互助作用，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和合作能力，讓其具有適應(yīng)未來生活的基本科學(xué)素養(yǎng)和社會意識。將STEM教育理念應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師在為學(xué)生提供實踐探索機會的同時，引導(dǎo)他們在分析、思考、創(chuàng)造、設(shè)計、構(gòu)建、合作的過程中解決問題，使他們在合作中交流、在互助中成長，培養(yǎng)他們的合作能力。

1.4" 有利于小學(xué)科學(xué)教學(xué)改革

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對義務(wù)教育科學(xué)課程的性質(zhì)、理念、目標(biāo)、內(nèi)容和實施都作了修訂，課程的實踐性與綜合性特征更加突出。課程特別強調(diào)對學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。然而在實際教學(xué)中，還有部分教師由于對新課標(biāo)理解不夠或者自身能力有限，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中仍然存在穿新鞋走老路的問題，新課改目標(biāo)難以真正落實。STEM教育是一種以項目學(xué)習(xí)、問題解決為核心的課程組織形式，是集工程、科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域的綜合教育，無論在教育理念上還是在教學(xué)模式上都與傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)有著本質(zhì)的不同。通過學(xué)習(xí)STEM教育理念，能夠推動小學(xué)科學(xué)教師在科學(xué)教學(xué)中落實新的教育理念，提高教學(xué)技能，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，對推動小學(xué)科學(xué)教學(xué)改革有著重要意義。

2" 基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐

路徑

2.1" 以項目式學(xué)習(xí)引領(lǐng)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力

STEM教育中最為典型的教育理念就是項目式學(xué)習(xí)，其內(nèi)容有學(xué)習(xí)共同體、活動、內(nèi)容、情境和成果，主旨是立足于一個學(xué)科，建立相應(yīng)的情境模式，并通過制定項目計劃，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用各學(xué)科知識解決問題。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念時，教師要明確教學(xué)目標(biāo)，開展項目式學(xué)習(xí)。教師要以合適的項目作為基礎(chǔ)，該項目要具有綜合性，能夠綜合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科活動。為此，教師在設(shè)計科學(xué)活動項目時，要以科學(xué)核心概念和學(xué)習(xí)主題為引領(lǐng)，結(jié)合現(xiàn)有小學(xué)科學(xué)教材，加強學(xué)科知識與生活世界的聯(lián)系，精心選擇活動項目，將多種資源運用到STEM教育中，構(gòu)建STEM教育理念下的小學(xué)科學(xué)項目式主題學(xué)習(xí)活動。

例如，在教科版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第一單元“植物的生長變化”的學(xué)習(xí)中，教師可以結(jié)合教材內(nèi)容，開展“關(guān)愛身邊的植物”項目活動。圍繞“尋找校園內(nèi)的植物”“發(fā)現(xiàn)農(nóng)田中的植物”“種植一株大豆”“我所知道的大豆”四個主題開展項目式學(xué)習(xí)。在教科版四年級上冊第一單元“聲音”的課堂教學(xué)結(jié)束后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的知識完成“制作我的小樂器”實踐活動。教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)情境把項目要求、自主實踐和交流反思這幾個環(huán)節(jié)融合在一起，引導(dǎo)學(xué)生初步經(jīng)歷設(shè)計、制作、調(diào)整、展示等制作小樂器的完整過程，讓學(xué)生在建構(gòu)科學(xué)概念的同時提高實踐能力，將科學(xué)和技術(shù)密切結(jié)合起來[3]。

2.2" 開展問題探究式教學(xué)，延伸課堂教學(xué)任務(wù)

STEM教育在教學(xué)方法上更加靈活，打破了學(xué)科之間的界限。教師要想在教學(xué)中獲得良好效果，必須以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維為主線，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)觀念，實現(xiàn)課堂中學(xué)習(xí)任務(wù)的課外延伸。問題路徑和探究式教學(xué)是STEM教育理念的重要體現(xiàn)，主要是把教與學(xué)進行深度融合，以分析和研究問題為切入點，使學(xué)生能夠主動運用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等綜合知識和技能，對問題進行全面分析并予以解決。對教師而言，設(shè)計的問題要具有一定的代表性、基礎(chǔ)性和拓展性，能夠調(diào)動學(xué)生的探究欲，在解決問題中具有一定的分析價值，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供有效的保障。

例如，在教科版小學(xué)科學(xué)四年上冊第一單元“呼吸與消化”的教學(xué)中，教師可進行“一日三餐”場景創(chuàng)設(shè)，同時展示各類食材與廚具，并以小組為單位組織學(xué)生開展合作探究，思考“哪種烹飪方式能將食物營養(yǎng)更好地保留？”“哪些食物通過合理搭配能對我們的身體健康產(chǎn)生幫助？”等一系列問題。在生活化場景中，教師引導(dǎo)學(xué)生以探究問題為切入點，運用多方面的綜合知識解決問題。教師在引導(dǎo)學(xué)生完成上述任務(wù)后，可繼續(xù)提問“我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常食用的菜里面哪些是不能搭配的？”“我們常見的煮、蒸、炸和炒等烹飪方式，害處更多的是哪一種？”這兩個問題由于與學(xué)生生活實際緊密結(jié)合，學(xué)生在思考解決問題的過程中將課堂任務(wù)延伸至課外，豐富了知識儲備。

2.3" 以問啟思，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

將STEM教育理念應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，教師要依據(jù)本班學(xué)生情況和具體教學(xué)內(nèi)容，制定符合實際的學(xué)習(xí)計劃，包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)要求。在此基礎(chǔ)上通過問題創(chuàng)設(shè)探究情境，引導(dǎo)學(xué)生提出對探究問題的猜想和假設(shè)，然后設(shè)計實驗對假設(shè)進行驗證。在學(xué)生完成學(xué)習(xí)計劃的過程中，教師要及時對學(xué)生的探究活動進行評估，檢查原定學(xué)習(xí)計劃的達成情況及其改進方法。通過問題導(dǎo)向的實驗驗證，有效調(diào)動學(xué)生探索知識的欲望，豐富學(xué)習(xí)過程體驗并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

例如，在教科版小學(xué)科學(xué)四年級上冊第三單元第一課“讓小車運動起來”的教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生探究拉力大小與小車運動的關(guān)系，包括用多大的力能使小車運動起來，用不同大小的力小車的運動速度會有什么變化，從而引導(dǎo)學(xué)生掌握力可以使靜止的物體運動起來，也可以使運動的物體靜止的概念。教學(xué)中可以先進行學(xué)習(xí)項目、學(xué)習(xí)問題和學(xué)習(xí)內(nèi)容的教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的探究欲。首先，結(jié)合實際制定學(xué)習(xí)計劃，在明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)要求的基礎(chǔ)上，教師出示小車、繩子、墊圈、掛鉤、秒表、計算器等學(xué)習(xí)材料，提出問題：“你能用這些材料讓小車運動起來嗎？”“小車的快慢與墊圈的多少有什么關(guān)系？”“怎樣使運動的小車靜止下來？”其次，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)問題提出各種假設(shè)。再次，在教師的指導(dǎo)下設(shè)計實驗活動并小組合作進行實驗探究。學(xué)生在互動中生成知識，在研討中交流分享，在動手實踐中獲得科學(xué)結(jié)論，讓學(xué)生的手、腦、口等均在實踐過程中得到鍛煉。最后，教師對實驗過程中學(xué)生的參與情況、表現(xiàn)情況、知識探究情況等作出綜合評價，便于學(xué)生發(fā)揚閃光點、改進不足，提高進一步參與科學(xué)探究活動的積極性。

2.4" 加強學(xué)科融合，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)

STEM教育理念強調(diào)多學(xué)科融合。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念，要對小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，在進行科學(xué)課程基本概念和基本理論闡述的同時，要讓課堂教學(xué)兼顧跨學(xué)科知識的融合，幫助學(xué)生提升科學(xué)綜合素養(yǎng)。STEM教育理念下，小學(xué)科學(xué)教學(xué)要真正做到學(xué)以致用，實現(xiàn)知識的跨學(xué)科遷移。

例如，在教科版小學(xué)科學(xué)三年級上冊“空氣能占據(jù)空間嗎”相關(guān)知識的教學(xué)中，教師可以將語文課中的《烏鴉喝水》作為課堂導(dǎo)入，讓學(xué)生了解其中的基本原理，然后將這一原理遷移到小學(xué)科學(xué)課堂?？茖W(xué)教師還可以將“空氣擠水實驗”“紙不濕實驗”等引入課堂，將科學(xué)知識向多學(xué)科延伸遷移并通過實踐活動進行理論驗證，讓課堂教學(xué)中的理論聯(lián)系實際。通過建立“引入—探究—驗證”的完整結(jié)構(gòu)為學(xué)生解決問題和探究實踐積累經(jīng)驗。總之，踐行STEM教育理念，可以使小學(xué)科學(xué)課程與其他課程的融合達到更高層次，可以更好地激發(fā)學(xué)生求知欲和創(chuàng)新動力。

2.5" 以信息技術(shù)為媒介，助力學(xué)生突破思維節(jié)點

在STEM教育理念下，將互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，能夠幫助學(xué)生突破思維節(jié)點，實現(xiàn)對傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)模式的改進。利用信息技術(shù)，可以將難以理解的抽象知識形象化、生動化，吸引學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中，幫助他們突破思維節(jié)點，有效地理解和掌握相關(guān)科學(xué)知識。信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的融合，能夠最大限度地發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性，進一步優(yōu)化教學(xué)過程，改進教學(xué)模式，增強課堂教學(xué)效果。

例如，在教科版小學(xué)科學(xué)三年級上冊“天氣”的教學(xué)中，學(xué)生會提出“雨水是如何形成的呢”，但是他們又不會分析雨水形成的原因，教師的理論講解又很抽象復(fù)雜。在這種情況下，教師可以應(yīng)用多媒體技術(shù)動態(tài)地演示大氣循環(huán)運動形成雨水的過程，幫助學(xué)生更全面深入地理解這一自然現(xiàn)象，感受大自然的奧妙，實現(xiàn)思維節(jié)點突破的目的。在教科版小學(xué)科學(xué)四年下冊“認識幾種常見的巖石”等內(nèi)容的教學(xué)中也可以利用多媒體信息技術(shù)為學(xué)生展示全世界不同種類巖石的圖片，調(diào)動學(xué)生探索的積極性。在冀人版小學(xué)科學(xué)四年級上冊“美麗的月球”教學(xué)中，教師可以利用多媒體信息技術(shù)展示宇航員登月的圖片與視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考“月球不發(fā)光，但這些圖片上月球為什么在發(fā)光，并且還是五顏六色的光？”“月球上的環(huán)形山是如何形成的？”“太空里無氧氣，為何火箭卻可在太空里朝后噴火？”等問題，在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)知識需求的基礎(chǔ)上激發(fā)他們的探究欲。

3" 結(jié)束語

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要將STEM教育理念應(yīng)用于課堂教學(xué)實踐，通過跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)、學(xué)科融合和探究式學(xué)習(xí)，促進學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新思維和合作能力的提升，以達到優(yōu)化課堂教學(xué)、增強教學(xué)效果、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。但STEM教育理念和小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的融合實踐需要經(jīng)過長時間的探索才能取得良好的效果。廣大小學(xué)科學(xué)教師要結(jié)合學(xué)情，將STEM教育理念和傳統(tǒng)教學(xué)方法科學(xué)融合，彼此互補，如此方能使STEM教育理念在小學(xué)科學(xué)教育中發(fā)揮更大作用。

4" 參考文獻

[1] 任麗平，王海明.小學(xué)科學(xué)教育開展STEM教育的路徑探索[J].實驗教學(xué)與儀器，2022，39（5）：59-60.

[2] 蔡彤彤.基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)項目式教學(xué)設(shè)計與實施[D].南昌：南昌大學(xué)，2022.

[3] 董雪茹.融合設(shè)計思維培養(yǎng)的小學(xué)STEM教學(xué)設(shè)計與實踐研究[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2022.

作者簡介：楊國鴻，高級教師。