◇馬培

隨著科學(xué)教育的發(fā)展，小學(xué)階段STEAM教育理念因其打破傳統(tǒng)常規(guī)分科教學(xué)，將多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)深層綜合，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題能力，為小學(xué)科學(xué)課程改革提供了新思路和新方法。本文概述了STEAM教育的內(nèi)涵，分析了小學(xué)科學(xué)教育存在的問題，實(shí)踐了適用于小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)的5E教學(xué)模式，并取得了一定成效。

當(dāng)今世界發(fā)展迅速，人們對(duì)于科技的依賴程度越來越高，為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，世界各國積極尋求掌握高科技的綜合型人才。各國的教育系統(tǒng)積極地應(yīng)對(duì)這種時(shí)代的需求，嘗試改變傳統(tǒng)的教育方式，培養(yǎng)時(shí)代需要的創(chuàng)新性人才。STEAM教育理念的出現(xiàn)為我們實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)戰(zhàn)略提供了一條可行的思路。

一、STEAM教育的內(nèi)涵

STEAM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五門學(xué)科英文單詞首字母的縮寫，它是將多門學(xué)科素養(yǎng)進(jìn)行深層的融合，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力。STEAM教育注重學(xué)習(xí)過程，它是一種新的教學(xué)方式：讓學(xué)生從過程中學(xué)習(xí)各種學(xué)科知識(shí)，達(dá)到知識(shí)的融會(huì)貫通以及綜合能力的提升。

自2001年全國基礎(chǔ)教育課程改革以來，小學(xué)科學(xué)教育在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、探究能力等方面取得了一些進(jìn)展，但從有關(guān)中小學(xué)STEAM教育方面的論文來看，關(guān)于STEAM教育在我國中小學(xué)的實(shí)施都是處于一個(gè)嘗試本土化階段。2017年2月，我國《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出了該教育模式是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

二、我國小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)存在問題

STEAM教育在我國尚屬于新型教育理念，它的發(fā)展還沒有形成完整的理論體系和操作模式，小學(xué)科學(xué)引進(jìn)該課程理念還存在以下問題。

（一）教師本身專業(yè)素養(yǎng)不足?？茖W(xué)課程是一門綜合多門學(xué)科知識(shí)的學(xué)科，但是絕大多數(shù)學(xué)校擔(dān)任科學(xué)的教師所學(xué)的專業(yè)是物理、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科的其中一門，因此教師本身專業(yè)素養(yǎng)不能滿足科學(xué)課所需。

（二）照搬國外STEAM模式。很多學(xué)校為了求新，盲目地引進(jìn)STEAM課程，有的甚至花重金招外教上課，完全沒有考慮其是否適合本校學(xué)生的基本情況。從而導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間和金錢，學(xué)生收獲甚微。

（三）小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)走馬觀花。目前浙江省小學(xué)科學(xué)課時(shí)安排是1～2年級(jí)每周一節(jié)，3～4年級(jí)每周兩節(jié)，5～6年級(jí)每周三節(jié)。每節(jié)課的內(nèi)容非常的滿，能夠上完課程時(shí)間已經(jīng)很緊張，留給學(xué)生真正實(shí)驗(yàn)的時(shí)間很少，實(shí)驗(yàn)成了一種形式，沒有得到落實(shí)。

面對(duì)以上問題，如何將STEAM教育理念貫徹落實(shí)，如何設(shè)計(jì)科學(xué)課堂教學(xué)達(dá)到預(yù)期的效果，對(duì)教師而言是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

三、小學(xué)科學(xué)課堂5E教學(xué)模式嘗試

到目前為止，我國的STEAM課程還沒有形成一個(gè)有效且供廣泛推廣的教學(xué)模式。常見的幾種STEAM教學(xué)模式有基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL，Project-Based Learning）、基于真實(shí)問題解決的探究學(xué)習(xí)（PBL，Problem-Based Learning）、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)（DBL，Design-Based Learning）、5E教學(xué)模式。這四種教學(xué)模式各有特點(diǎn)和優(yōu)勢。由于小學(xué)科學(xué)課程課時(shí)少、任務(wù)重、班級(jí)人數(shù)較多等特點(diǎn)，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，比較適用的是5E教學(xué)模式。

5E教學(xué)模式是基于建構(gòu)主義理論的“學(xué)習(xí)環(huán)”模式，由5個(gè)環(huán)節(jié)組成，即引入(Engagement)、探 究 (Exploration)、解 釋(Explanation)、精 致 (Elaboration)、評(píng) 價(jià)(Evaluation)。

（一）引入環(huán)節(jié)

引入是5E教學(xué)模式的起始環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要是創(chuàng)設(shè)問題情境，暴露學(xué)生前概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究積極性。教師在開展教學(xué)前，應(yīng)先分析學(xué)生年齡特征、智力發(fā)展?fàn)顩r、前概念水平，創(chuàng)設(shè)的情境中的問題應(yīng)貼近學(xué)生生活，并與學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密相連，使他們產(chǎn)生共鳴。同時(shí)，問題的難度應(yīng)適中，以便讓學(xué)生感覺通過努力獲得成就感。

例如，浙教版五年級(jí)下冊(cè)第一單元第一課《物體在水中是沉還是浮》一課（以下例子均為浙教版教材），通過以下情境：教師課前準(zhǔn)備一塊新鮮的胡蘿卜（沉的）和一盆清澈的水，上課時(shí)讓學(xué)生猜一猜，整個(gè)胡蘿卜和將其切成小塊，沉還是浮狀態(tài)如何？（圖1同種材料的物體，改變其大小，沉浮狀態(tài)不變）這里明確學(xué)生已有的不同認(rèn)知，設(shè)計(jì)直觀實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

圖1 胡蘿卜在水中的沉浮狀態(tài)

（二）探究環(huán)節(jié)

探究是5E教學(xué)模式的主體環(huán)節(jié)。在引入環(huán)節(jié)中，學(xué)生已經(jīng)產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，可以直接參與觀察或?qū)嶒?yàn)探究，這時(shí)學(xué)生將會(huì)全身心地投入到探究活動(dòng)中去。各小組學(xué)生以小組合作的形式，利用學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)方案，自主選擇材料進(jìn)行自主探究，通過多個(gè)探究活動(dòng)，獲得對(duì)概念的感性經(jīng)驗(yàn)。教師在實(shí)施教學(xué)過程中，應(yīng)注意觀察、傾聽，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自主完成，這樣才能使學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲得與探究能力的提升。

例如，四年級(jí)下冊(cè)《各種各樣的花》一課中給學(xué)生提供充足的有鮮明特點(diǎn)的花，讓學(xué)生象觀察油菜花那樣觀察這些花，分辨并記錄它們的萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊的數(shù)量、相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，小組內(nèi)討論他們的發(fā)現(xiàn)。學(xué)生從不同實(shí)驗(yàn)材料得出可靠證據(jù)，從而得到結(jié)論。通過本環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生在思維能力和探究能力方面得到大大地提升。

（三）解釋環(huán)節(jié)

解釋是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)生利用在探究活動(dòng)中獲取的數(shù)據(jù)或證據(jù)，進(jìn)行科學(xué)解釋或論證，從而將引入環(huán)節(jié)中的前概念提升或者糾正為科學(xué)概念。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)層層遞進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生在面對(duì)不同的解釋和結(jié)論時(shí)學(xué)會(huì)思考與分辨，從而再展開討論與交流。這時(shí)教師嘗試提供新概念、規(guī)范的科學(xué)用語引導(dǎo)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生已經(jīng)潛移默化地學(xué)會(huì)使用新知識(shí)回答最初提出的問題，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力、發(fā)展邏輯思維能力、訓(xùn)練學(xué)生的語言表達(dá)能力。

例如，《各種各樣的花》中學(xué)生找出花朵們的共性和異性，總結(jié)出完全花和不完全花、單性花和兩性花的特征，在小組內(nèi)討論和組與組討論中會(huì)出現(xiàn)分歧，他們會(huì)對(duì)信息進(jìn)行甄別。

（四）精致環(huán)節(jié)

精致是5E教學(xué)模式的核心環(huán)節(jié)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將新獲得的知識(shí)與已有的知識(shí)建立聯(lián)系，并進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)、拓展和靈活應(yīng)用，解決實(shí)際問題。這個(gè)環(huán)節(jié)教師應(yīng)設(shè)置新的問題情境，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試、充分運(yùn)用新知識(shí)解決新的實(shí)際問題，教師可以追問學(xué)生是怎么想的，并將思路說出來，從而加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，獲得更多信息和技能。

例如，三年級(jí)上冊(cè)《水和食用油的比較》一課中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)并知道了水重（密度大），食用油輕（密度?。?，油會(huì)漂浮在水上面。

設(shè)問：通過以上學(xué)習(xí)和探究，如何比較水、牙簽、食用油的輕重？

拓展：學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題。（當(dāng)學(xué)生看到牙簽在水中浮，食用油中沉）

教師追問：你能從看到的現(xiàn)象（圖2）中，給這三者的輕重排序嗎？

圖2 牙簽在水和食用油中的沉浮狀態(tài)

這個(gè)問題對(duì)于三年級(jí)的孩子來說，難度有些大，經(jīng)過思考、追問之后，學(xué)生能夠自己正確排序。通過精致環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠?qū)⑿轮右赃\(yùn)用，對(duì)新知能夠牢固掌握的同時(shí)，思維能力也在提升。

（五）評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

評(píng)價(jià)是5E教學(xué)模式的最后環(huán)節(jié)。這是對(duì)整個(gè)課堂中學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行公平、公開、公正的評(píng)價(jià)。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生自評(píng)，包括知識(shí)概念的理解、綜合運(yùn)用能力提升等方面；同時(shí)教師也會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)目標(biāo)以及能力目標(biāo)評(píng)估。

例如，五年級(jí)上冊(cè)《設(shè)計(jì)制作小賽車》一課，提供給學(xué)生的材料是“明碼標(biāo)價(jià)”的。學(xué)生的評(píng)價(jià)方式為：學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)。學(xué)生自評(píng)采取打分制，滿分10分。學(xué)生互評(píng)（表1）中學(xué)生每人三顆小星星（一顆5分），只能投給其他小組，不能投給自己。教師也有三顆，投給學(xué)生。學(xué)生本節(jié)課的評(píng)價(jià)方式做到了定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)、形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)與他人評(píng)價(jià)。

表1 學(xué)生評(píng)價(jià)方式打分表第_____組

四、小學(xué)科學(xué)課堂5E教學(xué)模式成效

隨著5E教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂中應(yīng)用，學(xué)生對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情空前高漲，學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、探究學(xué)習(xí)能力、小組配合能力、問題解決能力等方面得到明顯增強(qiáng)。

（一）激發(fā)了科學(xué)學(xué)習(xí)興趣

在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師充分利用學(xué)生的興趣點(diǎn)，在5E模式的第一步“引入”就抓住學(xué)生的眼球和注意力，讓他們整堂課都沉浸在興趣的海洋中。這種充滿玄機(jī)的課堂實(shí)施以后，我們收到學(xué)生很多心里話。

例如，我最喜歡科學(xué)老師的“賣關(guān)子了”“總是讓我充滿干勁”“癡迷在科學(xué)老師的世界中，那里有好多神奇的實(shí)驗(yàn)”“每次科學(xué)課都感覺好快啊，要是過得慢一點(diǎn)就好了”“科學(xué)課是每天最期待的課”……

從學(xué)生寫給我們的信件可以看出，學(xué)生喜歡我們的科學(xué)課堂，愿意參與到科學(xué)課堂中。

（二）獲得了科學(xué)探究方法

通過長時(shí)間的課堂練習(xí)，學(xué)生能夠針對(duì)探究問題或者需要解決問題從提出問題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)8個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握了基本的探究要素。從圖3也可看出5E教學(xué)模式與科學(xué)探究要素步驟是一致的，運(yùn)用5E教模式進(jìn)行小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)，可以

圖3 5E教學(xué)模式環(huán)節(jié)與科學(xué)探究要素

從多維度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，有利于課堂教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)。

（三）提升了科學(xué)素養(yǎng)

圖5 5E教學(xué)模式與科學(xué)素養(yǎng)關(guān)系

5E教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課程中的實(shí)施后，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到提升，從圖5中可以看出，5E教學(xué)模式的五個(gè)環(huán)節(jié)緊緊包圍著科學(xué)素養(yǎng)，它的實(shí)施是科學(xué)素養(yǎng)在課堂中得以體現(xiàn)的一種形式。

1.學(xué)生參加科技比賽成績優(yōu)異

通過科學(xué)課堂的興趣激發(fā)，學(xué)生的綜合解決實(shí)際問題的能力得到提升，應(yīng)用拓展方面越來越得心應(yīng)手。他們?cè)谑　⑹小^(qū)參加各類科技比賽中表現(xiàn)優(yōu)異，尤其是科技小論文的寫作，成為學(xué)生最喜愛的“作文”類型，他們邊做實(shí)驗(yàn)邊寫作文，特別有趣，再也不用擔(dān)心沒有素材了。

2.區(qū)抽測成績提升較大

通過兩年的實(shí)驗(yàn)，我們從學(xué)生最具象的現(xiàn)象著手，按照5E模式備課上課，讓STEAM教育理念真實(shí)地應(yīng)用在小學(xué)科學(xué)的課堂中，學(xué)生的綜合能力得到提升。

[典型題目]5E模式讓對(duì)比遷移變得容易

種子和卵各自孕育著新的生命，下圖是它們的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)結(jié)合圖回答下列問題。

（1）圖甲和圖乙中的部分結(jié)構(gòu)有類似的功能：圖甲中的序號(hào)_______與圖乙中的蛋殼起到保護(hù)作用，圖甲中的3和圖乙中的________作用相同。

（2）種子和受精卵的來歷相似。種子是通過傳粉受精而來，也就是雄蕊產(chǎn)生的________傳播到雌蕊的________上，使子房里的胚珠受精，受精的胚珠發(fā)育成種子。受精卵是雄性的________與雌性的________受精發(fā)育而來。

這個(gè)難度較大的綜合分析題目的得分情況讓我們深知學(xué)生對(duì)于科學(xué)的學(xué)習(xí)已經(jīng)不再是停留在知識(shí)的掌握方面，而是綜合能力的提升方面。將來，學(xué)生將會(huì)成為一個(gè)個(gè)邏輯思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力超強(qiáng)的人······

初探證實(shí)，在小學(xué)科學(xué)課堂過程中，借鑒STEAM教育理念進(jìn)行5E教學(xué)模式教學(xué)，能夠有效地從多個(gè)維度達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，能夠讓教師和學(xué)生共同發(fā)展、共同促進(jìn)。教師在實(shí)施5E教學(xué)后，能夠更加輕松、熟練地投入教學(xué)工作、傳授科學(xué)精神，同時(shí)增加了與學(xué)生的溝通交流的機(jī)會(huì)?？梢姡琒TEAM教育理念下的5E教學(xué)模式是一種操作性強(qiáng)、實(shí)用性好的教學(xué)模式，它能夠有效促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平的提高。