楊林

STEM教育理念是當(dāng)下教育教學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)全新的類別，由于其出色的功能，正被越來越多地應(yīng)用于各學(xué)科的教學(xué)過程中。把?STEM思想滲透到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以促進(jìn)他們進(jìn)行科學(xué)探究，提高自己的思考能力、動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力等，從而實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。當(dāng)然，好的教學(xué)模式需要有適宜的教學(xué)手段與之相匹配，基于此，本文對(duì)?STEM教育思想在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的滲透進(jìn)行探討。

如今是高科技競相運(yùn)用的時(shí)代，歐美各國為了能夠得到更多的創(chuàng)新人才，為了能夠有足夠的參與未來世界競爭的專業(yè)人才，正在大力提高STEM教育的質(zhì)量。我國也要趕在時(shí)代的前列，從小學(xué)一年級(jí)開始就進(jìn)行了科學(xué)課程的安排。科學(xué)是小學(xué)階段必修的基礎(chǔ)性課程，它是以科學(xué)探究為具體學(xué)習(xí)形式、以實(shí)踐教學(xué)為科學(xué)探究過程的重要環(huán)節(jié)。以科學(xué)試驗(yàn)為形式，利用和經(jīng)過科學(xué)探究活動(dòng)，可以對(duì)學(xué)生思維上的解析維度和象征維度開展合理塑造。但這樣的塑造并非對(duì)全腦思維能力的開發(fā)，而有著相應(yīng)的限制性，思維能力四種維度中的真實(shí)性、綜合性要素在科學(xué)探究過程中并沒能獲得鍛煉。STEM教育的目的在于引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)跨學(xué)科知識(shí)整合的能力，提升參與STEM學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而形成21世紀(jì)公民應(yīng)有的STEM素養(yǎng)。這恰好能有效地彌補(bǔ)小學(xué)生在科學(xué)探究過程中全腦開發(fā)上的實(shí)際需求。

一、以問題驅(qū)動(dòng)，明確學(xué)習(xí)目的

STEM以解決真實(shí)的問題作為驅(qū)動(dòng)，在現(xiàn)實(shí)中通過獲得知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)，讓學(xué)生的解決問題能力、思維能力以及創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，從而逐漸形成提出問題并能思考問題、解決問題的能力。對(duì)于小學(xué)生來說，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)會(huì)質(zhì)疑是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，也是產(chǎn)生創(chuàng)新性思維的重要源泉。假如學(xué)生永遠(yuǎn)無質(zhì)疑，就會(huì)喪失學(xué)習(xí)動(dòng)力，學(xué)習(xí)就會(huì)缺少活力，思維也會(huì)缺乏創(chuàng)新。因此，在教學(xué)過程中，老師應(yīng)當(dāng)充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的質(zhì)疑能力，將問題作為驅(qū)動(dòng)，確定教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

比如在教學(xué)《光是怎樣傳播的》一課時(shí)，老師可以先利用多媒體設(shè)備為學(xué)生展示有關(guān)光照射的視頻內(nèi)容，并且對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。或者，先跟學(xué)生玩一個(gè)“找光斑”的游戲，老師用一個(gè)發(fā)出綠色光的手電筒分別照射不同的地方，讓學(xué)生快速地找到這個(gè)光斑。這時(shí)他們一定會(huì)興趣盎然，樂此不疲。緊接著，老師可以提出一些問題：大家知道這光是怎么照射到物品上的嗎？通過光你還能想到什么問題呢？在這樣的引導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生很多問題，比如“光是怎么形成的？”“光照射到物體上的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)產(chǎn)生影像？”“為什么我們?cè)谕砩夏軌蚩吹焦獾穆肪€，而白天卻看不見？”等。老師先對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行梳理，并且請(qǐng)他們對(duì)剛才提出的這些問題進(jìn)行猜想。學(xué)生就會(huì)根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)大膽地猜測。老師也不直接給出正確答案，而是因勢利導(dǎo)地直接導(dǎo)入課文內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如就“光是怎樣傳播的”這個(gè)問題，可以將學(xué)生分成幾個(gè)小組，讓學(xué)生自行通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜測，最終使他們了解原來“光是直線傳播的”。此后，老師可以繼續(xù)為學(xué)生進(jìn)行拓展，比如針對(duì)日食、月食的形成原因進(jìn)行質(zhì)疑，怎么才能讓房間內(nèi)照不到太陽光的綠植照到太陽光，怎樣利用科學(xué)小制作防止綜合樓道拐角學(xué)生對(duì)撞等問題，讓學(xué)生進(jìn)行探究。

二、用試驗(yàn)帶動(dòng)，激發(fā)學(xué)生探究興趣

要讓學(xué)生通過對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和行為習(xí)慣，掌握科學(xué)探究的方式和技巧，體驗(yàn)應(yīng)用科學(xué)探索行為，逐漸懂得科學(xué)地認(rèn)識(shí)問題、思考問題，保持和發(fā)展對(duì)周邊事物的好奇心和探索欲，構(gòu)建敢于想象、尊重事實(shí)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。老師可以以科學(xué)探究為根本，融合數(shù)學(xué)分析、技術(shù)應(yīng)用等有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合教育資源，協(xié)助學(xué)生構(gòu)建起系統(tǒng)化的研究思路，使學(xué)生能夠綜合性地看待問題。

比如在教學(xué)《我們來做“熱氣球”》的過程中，老師可以讓學(xué)生自行提出想要了解的問題，最后根據(jù)學(xué)生提出的問題，集中梳理確定本次探究的主題為熱氣球會(huì)上升的原因是什么？先讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后再進(jìn)行交流匯報(bào)，最后老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：利用酒精燈燃燒后產(chǎn)生的溫度將周邊空氣變熱引起了熱氣球上升，并且還證實(shí)了熱空氣存在上升力。在此過程中，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)，不同大小的火焰，形成的上升力也是各不相同的;使用的器具不同，比如使用不同的塑料袋，會(huì)產(chǎn)生不同的上升效果。對(duì)于這樣的情況，學(xué)生給出了各自的答案，有的學(xué)生覺得熱氣球的上升高度是與火焰的大小成正比的，與熱氣球自身的材質(zhì)則呈反比;有的學(xué)生則認(rèn)為熱氣球的上升速度也跟火焰的大小成正比。老師根據(jù)學(xué)生的猜測進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)，火焰越大，熱氣球就升得越高越快;越輕的熱氣球升得也越高。通過這樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

三、重視設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生工程素養(yǎng)

隨著現(xiàn)代高科技的不斷發(fā)展，個(gè)人的工程素養(yǎng)是未來高科技人才必不可少的素養(yǎng)。未來的人才不光是會(huì)學(xué)知識(shí)的人，更關(guān)鍵的是要會(huì)用知識(shí)。根據(jù)工程素養(yǎng)的內(nèi)涵，筆者感受到，對(duì)小學(xué)生進(jìn)行工程素養(yǎng)的培養(yǎng)是非常必要的，這對(duì)他們成長以后從事科學(xué)研究是一個(gè)很好的啟蒙。未來人才的培養(yǎng)需要從小學(xué)生開始，因此，小學(xué)科學(xué)教學(xué)肩負(fù)著培養(yǎng)小學(xué)生工程素養(yǎng)的重任。這從小學(xué)科學(xué)教材的設(shè)計(jì)就能體現(xiàn)出來：每個(gè)單元的最后一課都是學(xué)生的設(shè)計(jì)與實(shí)踐開放課程，此舉為提高學(xué)生的工程素養(yǎng)創(chuàng)造了條件?？茖W(xué)老師充分地運(yùn)用好這一載體，能有效地提升學(xué)生的工程素養(yǎng)。

比如小學(xué)科學(xué)教科版五年級(jí)上冊(cè)《設(shè)計(jì)制作小賽車》這一課，教材就設(shè)計(jì)得很好。根據(jù)教材的設(shè)計(jì)可以這樣進(jìn)行教學(xué)：

首先，上課之前老師布置任務(wù)：“請(qǐng)同學(xué)們尋找不同類型的車輛并了解它們的性能?！鄙险n時(shí)，老師檢查學(xué)生作業(yè)完成情況，給每個(gè)小組分別發(fā)一張表格，讓他們把各自了解的車輛名稱以及性能這兩項(xiàng)內(nèi)容填寫到表格里，再以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)，通過這個(gè)練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。緊接著老師提問：“你們喜歡賽車嗎？你們想擁有一輛屬于自己的賽車嗎？”學(xué)生會(huì)異口同聲地回答“想”。老師進(jìn)而提示工程師怎樣設(shè)計(jì)賽車，讓學(xué)生了解真正的賽車工程師在設(shè)計(jì)賽車以前是怎樣思考和設(shè)計(jì)的。思考從四個(gè)方面入手：輪胎的良好設(shè)計(jì)可以增大摩擦力避免打滑;車身設(shè)計(jì)得較低，車輪之間的距離較寬可以使行駛更加穩(wěn)定;發(fā)動(dòng)機(jī)要盡可能設(shè)計(jì)得力量很大;車身外形設(shè)計(jì)成流線型，使其行駛時(shí)的阻力最小。通過對(duì)這四個(gè)方面的了解，讓學(xué)生知道為了讓賽車的性能達(dá)到最佳，需要從各個(gè)方面來考慮設(shè)計(jì)。接著讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)的一般程序：明白設(shè)計(jì)什么，用途是什么;收集想法，研究會(huì)遇到什么問題，能不能解決;選出最好的想法，進(jìn)行設(shè)計(jì);思考設(shè)計(jì)方案，還能做哪些改進(jìn)。通過對(duì)工程師設(shè)計(jì)賽車的思路的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)思路有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)后面自己設(shè)計(jì)小賽車有一個(gè)很好的指導(dǎo)作用。這對(duì)訓(xùn)練學(xué)生的建構(gòu)思維有很好的作用。

其次，在設(shè)計(jì)小賽車時(shí)，首先提出任務(wù)：車身不能超過25厘米;用橡皮筋或者氣球作動(dòng)力;行駛的路程要盡量長。

各小組根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)。在小組討論時(shí)他們會(huì)提出很多問題，比如“怎樣增大小賽車的動(dòng)力？”?“怎樣延長小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間？”?“哪些地方的摩擦是有害的？”?“哪些地方的摩擦是有益的？”?“怎樣減小有害的摩擦？”“怎樣增大有益的摩擦？”等等。同學(xué)們?cè)诟魇慵阂姷臅r(shí)候，創(chuàng)新思維也得到了鍛煉。當(dāng)各小組把自己的方案設(shè)計(jì)出來后可以進(jìn)行交流，互相點(diǎn)評(píng)，指出優(yōu)缺點(diǎn)，然后改進(jìn)設(shè)計(jì)制作。制作小賽車時(shí)各小組成員分工合作，都有動(dòng)手制作的機(jī)會(huì)，這樣既培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)，又鍛煉了動(dòng)手能力。

最后，展示學(xué)生制作的小賽車時(shí)，首先讓小組成員演示一下小賽車的運(yùn)動(dòng)，再介紹小賽車的制作材料和制造過程以及設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。這樣既讓他們有一種成功的愉悅感，又讓他們的語言組織能力得到訓(xùn)練，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。

教材的精心設(shè)計(jì)給老師提供了很好的素材，讓學(xué)生有更好的平臺(tái)來提升工程素養(yǎng)。因此，老師應(yīng)該很好地利用教材這個(gè)載體和課堂這個(gè)主陣地，努力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生從小養(yǎng)成愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的良好習(xí)慣。

四、開展課外探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

課上探索只是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的一部分，課外科學(xué)探究為增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究水平提供了更為寬闊的空間。老師應(yīng)當(dāng)積極開展各類多樣化的課外科學(xué)探究活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生科學(xué)探究的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如老師可以組建一支“戶外研究小組”，并協(xié)助學(xué)生確定活動(dòng)的主題和具體的研究項(xiàng)目，讓學(xué)生在課外進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)。主題內(nèi)容明確以后，老師和學(xué)生就一塊兒進(jìn)入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過程。這一過程也是一種系統(tǒng)化的科學(xué)探究式學(xué)習(xí)過程，將各科目有機(jī)地結(jié)合起來，緊緊抓住明確的課題和學(xué)習(xí)目的，讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)情境中發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解答問題，獨(dú)立構(gòu)建知識(shí)。老師要引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行探究，協(xié)助學(xué)生制訂詳盡的探索方案，與學(xué)生一起共同參與課外科學(xué)探究，并對(duì)整體的探索活動(dòng)予以引導(dǎo)。

將STEM教學(xué)理論應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂，要求老師及時(shí)轉(zhuǎn)換教學(xué)理念，重視實(shí)踐活動(dòng)，使用多樣化的教學(xué)方式，將學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣激發(fā)出來，以切實(shí)增強(qiáng)小學(xué)科學(xué)課堂的教學(xué)效果，從而使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力。