張夢巖

摘 要 進入21世紀，國家綜合實力的競爭主要是人才的競爭，新時代所需要的人才絕不再是過去的單一人才，而是需要兼具創(chuàng)新能力及實踐能力強的復合型人才。當前國際上興起的STEM教育理念就是一種強調(diào)培養(yǎng)復合型人才的全新的教育理念。本文主要通過介紹STEM教育理念，結(jié)合具體小學科學自編STEM課程《學做小火箭》的課堂教學實踐，將STEM這種先進的教育理念實踐融入到小學科學的教育教學課堂實踐中來。

關(guān)鍵詞 STEM 小學科學 素質(zhì)教育

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.10.064

Abstract In the 21st century， the competition for comprehensive national strength is mainly the competition of talents. The talents needed in the new era are no longer the single talents in the past， but the composite talents with both innovative ability and practical ability. The current international STEM education concept is a new educational concept that emphasizes the cultivation of compound talents. This paper mainly introduces the STEM education concept， combined with the specific primary school science self-editing STEM course "learning to do small rocket" classroom teaching practice， the STEM this advanced educational concept practice into the primary school science education teaching classroom practice.

Keywords STEM； primary science； quality education

0 背景

STEM是科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Math）4門學科英文首字母的縮寫。科學的最大作用就是對我們生存的物質(zhì)世界進行認知并加以解釋以得到最終的客觀世界的規(guī)律；技術(shù)與工程在科學正確認知的基礎(chǔ)上對物質(zhì)世界進行加工與改造，促進社會的發(fā)展以及人類的進步；數(shù)學更為技術(shù)與工程改造提供了技術(shù)工具。STEM教育最先由美國的布什總統(tǒng)在2006年最先提出，此后，美國的歷任總統(tǒng)政府對于STEM教育的投入逐年增加。最近美國特朗普總統(tǒng)簽署一份備忘錄，撥款2億美元經(jīng)費加大對STEM相關(guān)教育領(lǐng)域的投入，培養(yǎng)學生的科技理工素養(yǎng)?？萍紕?chuàng)新對于促進社會的發(fā)展在21世紀經(jīng)濟全球化的時代顯得尤為重要，科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力。STEM教育作為一種全新的跨學科整合的教育方式，通過綜合運用科學、技術(shù)、工程和數(shù)學的知識，促使學生將相關(guān)的理論知識和生活實踐經(jīng)驗相緊密結(jié)合起來，這對培養(yǎng)學生的綜合實踐創(chuàng)新能力以及增強國家的綜合競爭力將有重大的積極意義。

當代教育對現(xiàn)代社會發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，與此同時，提升國家在國際舞臺上的綜合競爭力是實現(xiàn)民族復興和偉大中國夢的關(guān)鍵，中國夢的實現(xiàn)需要文化、科技和產(chǎn)業(yè)等相關(guān)多方面力量的緊密結(jié)合，勞動者的素質(zhì)和水平將對這一力量起關(guān)鍵性作用。STEM教育，是一種著眼于復合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)和提高勞動力水平的全新教育理念，STEM教育將成為教育興國的一個全新的重要落腳點。面向STEM的全新教育理念將會對中小學教育產(chǎn)生系統(tǒng)性的影響。現(xiàn)階段，發(fā)展STEM教育已不再是簡單的學科的事情，更多的將是代表一種全新的教育發(fā)展戰(zhàn)略，甚至也可以說是種國家的戰(zhàn)略。[1]

小學科學，作為一門涵蓋面廣，綜合性強的學科，旨在培養(yǎng)小學生的動手能力、實踐能力以及創(chuàng)新探究能力。在小學科學課堂中合理的引入 STEM相關(guān)教育理念與開展 STEM教育方式，對于學生綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)與提高以及學生的綜合實踐探究能力的發(fā)展將起到一種積極的促進與推動。STEM教育是一種建立在學科融合基礎(chǔ)上的教育，主要是以設(shè)計和探索為目的，對相關(guān)技術(shù)問題的解決進行有效的科學探索。[2]

STEM倡導的是一種基于具體問題解決的的項目式學習，因此在課程內(nèi)容的設(shè)計整合與具體實施時，需要從如下幾方面進行操作。

1 創(chuàng)設(shè)情境，合理導入

情境的設(shè)計，要給學生一種真實性，并同時提出相關(guān)驅(qū)動性問題。教師首要要知道學生學習完成之后得到的最終學習成果是什么，知道學生在獲得學習成果的同時對于個人的知識提高以及核心素養(yǎng)形成所具有的促進作用。對于教師個體而言，在一個完整的STEM項目教育中，教師扮演的角色應該是一個對教學目標的制定者、信息發(fā)布者以及對學生學習情況的監(jiān)督者。

案例：在《學做小火箭》一課中，給學生模擬創(chuàng)設(shè)一種情境：學校即將開展校園創(chuàng)造節(jié)，創(chuàng)造節(jié)中有一個項目是通過利用普通 A4紙設(shè)計既定規(guī)格的火箭，在其它條件相同的情況下，保證發(fā)射的推力相同，火箭彈射的高度越高，最終的成績也將越高。在這一目標環(huán)境下，師生首先明確目標——我們所要創(chuàng)造怎樣的作品，然后就此目標共識，之后老師在專業(yè)化的角度上對同學在進行引導，使他們明白相對驅(qū)動性的原理以能夠進行下一步驟。如果在創(chuàng)設(shè)情境之初對于小火箭的規(guī)格，動力大小等缺乏具體明確的要求，將會直接導致最終學生所設(shè)計的產(chǎn)品缺乏對比性，也不利于最終教學目標的達成。

2 從對教材課程的執(zhí)行者轉(zhuǎn)變?yōu)閷δ繕苏n程的研究者

在融合 STEM教育理念下的項目學習中，教師將不再是簡單的課程執(zhí)行者，教師的著眼點不應該只關(guān)注既定課程內(nèi)容的教學任務，應該轉(zhuǎn)換自己的角色，以一種課程研究者的角色，投入到相關(guān)課程的制定、研發(fā)、實施和評價的全過程，將個人的學科思維轉(zhuǎn)變成課程思維。教師作為課程設(shè)置的主體，應該充分解讀本學科的課程標準，分析教學對象的詳細學情，從而最終完成對所開展的項目學習的主體，教學內(nèi)容以及活動的組織與評價等相關(guān)內(nèi)容。

案例：將上面情景導入后，首先引導學生思考在哪種情況下，底部推力以及外界環(huán)境不變可以使得火箭所上升的高度有所差別。逐步引導學生對于“箭頭”、“箭身”、以及“箭尾”三部分的分析思考，進行相關(guān)的實驗探究。實驗開展材料：普通A4紙，美工刀，雙面膠帶，米尺、橡皮筋和三腳架。同時，出示火箭的制作規(guī)格：火箭長度20cm，箭筒直徑10cm。讓學生自由以小組為單位合作共同完成對火箭的制作。在制作過程中，提醒學生對火箭長度以及箭筒等具體尺寸的關(guān)注。

3 從教學內(nèi)容的權(quán)威者變?yōu)閷W生學習的陪伴者

學生作為STEM項目學習的核心，在學生面對問題時老師所扮演的角色應該是陪伴者，而不是權(quán)威者，不要一昧直接去告訴學生所謂的正確答案或者去評判對與錯。

案例：當學生在分組制作“小火箭”的時候，在材料裁剪，粘合箭頭、箭身和尾翼以及測量尺寸等涉及數(shù)學與工程方面的環(huán)節(jié)遇到問題時，作為學生學習的陪伴者，應該時刻關(guān)注學生的學習過程，適時提供必要的幫助，引導學生完成對所遇到的相關(guān)問題的解決。當學生小組合作完成對火箭的制作以后，在火箭的測試環(huán)節(jié)，學生往往會忽略 “保證火箭尾部動力相同”的這個已定條件，此時應該及時提醒學生。通過不同小組在相同推動力的條件下測試每個火箭的最大升空高度，組織學生匯報實驗測試結(jié)果。

4 從傳統(tǒng)的知識的傳遞者變成知識的建構(gòu)者

在STEM項目學習中，教師將不再是傳統(tǒng)單純的知識擁有者的角色，而應該根據(jù)學生在相關(guān)的STEM項目學習中所遇到的問題和需要，扮演傳遞知識的媒介的作用，提供豐富的學習資源。在STEM項目學習中，教師不僅作為知識的建構(gòu)者，同時也是知識的學習者。

案例：當小組學生完成作品的設(shè)計制作并進行測試時，教師和學生一起觀察研究火箭的外形特征對在相同動力下火箭升空高度的影響?？偨Y(jié)、對比和討論，研究總結(jié)出外形特征：（1）火箭頂部：火箭頂部要尖銳，箭頭和箭身形成一種流線型，減少飛行時的空氣阻力；（2）火箭箭身：箭身長度和底部直徑比10：1；（3）火箭尾翼：數(shù)量精簡，且分部均勻，較少氣流以及維持飛行的穩(wěn)定。符合以上特點，飛行高度才會越高。

STEM教育是將科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科放在一起的簡稱，是一種強調(diào)多學科進行交叉融合的新興教育方式，倡導將多學科進行有機結(jié)合的一種全新教育方式理念，旨在提高學生的動手實踐、科技創(chuàng)新以及綜合素質(zhì)能力?，F(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)研究表明，當前很多地方實施的 STEM教學過程中不同程度的都出現(xiàn)了將不同學科知識以割裂（分學科）的方式進行教學的現(xiàn)象，[3]甚至有些 STEM教學只是簡單地將多門學科進行拼湊組合，并沒有進行相應的系統(tǒng)性的交叉融合，使其成為一個有機的整體。關(guān)于 STEM教師隊伍建設(shè)方面，目前普遍存在 STEM教師素質(zhì)不足和STEM教師隊伍不穩(wěn)[4]的情況，小學科學作為術(shù)科，在學校中的地位沒有語文、數(shù)學以及外語重要，因此并沒有得到相關(guān)領(lǐng)導的應有重視。很多學校缺乏專職科學教師也是開展STEM教育面臨的另外一個困境。由于缺少足夠的專職科學教師，有些學校的科學課采取由語文或者數(shù)學老師代課的形式進行開展，教師的科學素質(zhì)良莠不齊。此外，受中國傳統(tǒng)教育理念以及當前應試教育的束縛與影響，家長普遍重視語文、數(shù)學以及外語科目的教學，對于小學科學等增強學生綜合素質(zhì)的術(shù)科家長給予的關(guān)注度普遍不高，不太重視 STEM[4]教學，如何轉(zhuǎn)變學生及家長的傳統(tǒng)的教育觀念也是當前教育所亟需解決的問題之一。

STEM作為一種當前新興的國際流行教育理念，當前還沒有達到一個在全國范圍內(nèi)推廣的程度，缺乏相關(guān)高層教育管理部門的重視與推廣，需要有關(guān)教育管理部門組織一系列相對應的大規(guī)模全國推廣活動。目前來看，在全國進行大規(guī)模推進STEAM教育現(xiàn)階段還比較困難，還無法讓我們更多的學生從STEM教學中受益。盡管困難，但是我相信只要我們廣大一線的科學教師都做點努力，貢獻自己的一份力量，在日常的科學課堂進行STEM教育教學，推廣STEM教育理念，一切都將有所好轉(zhuǎn)。

參考文獻

[1] 趙中建.STEM：美國教育戰(zhàn)略的重中之重[J].上海教育，2012（11）.

[2] 楊琳玲，鄭立新.基于STEM教育的中小學未來教室展望[J].中小學信息技術(shù)教育，2014（10）.

[3] Herschbach，D.R.（2011）.The STEM initiative：Constraints and challenges[J].Journal of Stem Teacher Education，48（1）：96-122.

[4] 張燕軍.21世紀美國中小學生STEM 素質(zhì)低下問題及其對策.外國中小學教育，2013（6）.