〔摘 要〕 在小學科學教學設計中，STEM教育理念已經逐漸得到廣泛應用。本文旨在探索STEM教育理念與小學科學教學設計的實踐研究，通過分析STEM教育理念及其在小學科學教育中的應用價值，以案例分析、實證研究等方式，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)其跨學科思維和問題解決能力，為小學科學教育注入新的活力。本文探討了STEM教育的具體實踐策略和效果，以期為小學科學教學設計的改進和STEM教育的發(fā)展提供參考。

〔關鍵詞〕 小學科學；STEM教育理念；教學設計；跨學科思維

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 097-099

一、STEM教育

自20世紀80年代起，STEM教育理念逐漸嶄露頭角，至今已成為全球教育革新的重要方向。STEM即科學、技術、工程與數學四大學科的英文首字母縮寫，它代表著一種全新的跨學科教育模式。STEM教育理念不僅僅是四門學科的簡單相加，更是強調它們之間的深度融合，以培養(yǎng)學生解決問題的能力、創(chuàng)新思維和跨學科合作的精神。

STEM教育理念的核心理念在于打破傳統(tǒng)學科之間的壁壘，通過項目式學習、問題解決等實踐性強的教學方式，讓學生在真實情境中探索、發(fā)現和學習。它鼓勵學生像科學家一樣思考、像工程師一樣設計、像數學家一樣分析，從而全面提升他們的科學素養(yǎng)和技術能力。

在小學科學教育中，STEM教育理念的應用價值尤為突出。小學科學課程本身就具有跨學科性，涉及物理、化學、地理、生物等多個學科。將STEM教育理念融入小學科學課程，不僅可以加深學生對科學知識的理解，還能培養(yǎng)他們運用科學知識解決實際問題的能力。此外，STEM教育還能激發(fā)學生的好奇心和探究欲，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和批判性思維，為他們的終身學習和發(fā)展奠定堅實的基礎。

二、STEM教育理念在小學科學教學設計中的應用分析

小學科學課程，作為基礎教育階段的重要組成部分，旨在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，激發(fā)其對自然世界的好奇心和探究欲。課程內容廣泛，涵蓋物理、化學、生物學、地球與宇宙等多個領域，注重知識與技能的結合，以及科學態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。然而，在實際教學過程中，小學科學課程面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，由于傳統(tǒng)教育觀念的影響，科學課程往往被視為輔助學科，得不到足夠的重視；另一方面，教學資源的不均衡、教師專業(yè)素養(yǎng)的參差不齊、教學方法的單一等問題，也制約了科學課程的教學效果。這些因素共同導致小學科學課程在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面的作用未能充分發(fā)揮。

小學科學課程與STEM教育理念之間還是存在天然的契合點。STEM教育強調跨學科學習、問題解決和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這與小學科學課程的目標不謀而合；小學科學課程中的實驗、探究和實踐活動，為學生提供了親身體驗科學的機會，這正是STEM教育所倡導的。因此，將STEM教育理念融入小學科學課程，有望解決當前科學教育所面臨的問題，提升學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

三、STEM教育理念在小學科學教學設計中應用的特點

項目背景與設計：該校位于城市郊區(qū)，學生多數來自周邊社區(qū)，對科學知識和實踐操作有著濃厚的興趣。然而，傳統(tǒng)的科學教學方式無法滿足學生多樣化的學習需求，因此學校決定引入STEM教育理念，對現有科學課程進行改造升級?！靶⌒」こ處煛表椖?，旨在通過模擬真實工程環(huán)境，讓學生以工程師的身份參與科學項目的設計與實施。項目內容圍繞環(huán)保、能源、交通等與學生生活息息相關的主題展開，鼓勵學生運用所學知識解決實際問題。

項目實施過程：在項目實施過程中，教師首先將學生進行分組，每組由不同學習背景和能力的學生組成，以保證團隊的多樣性。接著，教師為每個小組分配一個具體的工程項目，如“設計并制作一個太陽能小車”或“制作一個簡易的凈水器”。在項目執(zhí)行階段，學生需要運用所學的科學知識進行項目設計，制訂詳細的實施計劃，并在教師的指導下進行實踐操作。在這一過程中，學生不僅需要掌握相關的科學知識，還需要學習如何與他人合作、如何解決問題以及如何進行批判性思考。此外，教師還可定期組織學生進行項目展示和交流活動，讓學生分享彼此的經驗和成果，從而培養(yǎng)他們的溝通能力和自信心。同時，教師還應鼓勵學生將項目成果應用于實際生活中，以檢驗其可行性和實用性。

項目效果與反思：經過一學期的實施，“小小工程師”項目取得顯著的效果。學生的科學素養(yǎng)和實踐能力得到明顯提升，團隊合作和問題解決能力也得到鍛煉。同時，學生對科學課程的興趣和參與度大幅提高。然而，在項目實施過程中也暴露出一些問題。

例如，部分學生在項目設計和實踐操作環(huán)節(jié)存在困難，需要更多的指導和幫助；另外，由于項目周期較長，部分學生在項目后期出現了疲勞和懈怠的情況。針對這些問題，教師采取了相應的改進措施。如加強對學生個體差異的關注，為不同層次的學生提供個性化的輔導；同時，調整項目周期和節(jié)奏，保持學生的學習熱情和動力。

四、STEM教育理念在小學科學教學設計中應用的方法

（一）問題引領，激發(fā)學生學習興趣

小學科學教學中STEM教育理念的應用策略可以通過問題引領的方式，注重問題解決能力的培養(yǎng)。具體來說，教師可以在教學中以問題為導向，讓學生自己發(fā)現問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)其批判性思維和解決問題的能力。例如，在教學中可以提出一個“用氣球驅動小車”的問題，引導學生探究與氣球驅動小車的相關原理，以及氣球里的氣體噴出時，會產生一個和噴出方向相反的推力，這個力叫反沖力。反沖力越大，小車行駛得越遠。通過這樣的問題引領，學生可以在探究過程中逐步理解氣球驅動小車的原理，同時也能夠培養(yǎng)其解決問題的能力和創(chuàng)造力。因此，問題引領是一種有效的STEM教育理念在小學科學教學中的應用策略，可以幫助學生發(fā)展批判性思維和提高解決問題的能力。

（二）合作探究，促進學生團隊協作

在小學科學教學中，可結合合作學習方法，通過小組活動進行問題探究和解決，讓學生在合作中互相協作、互相學習，共同完成任務。教師可以安排小組活動，讓學生分工合作，共同完成探究項目。例如，在“用氣球驅動小車”的過程中，可以將學生分為幾個小組，每個小組負責探究不同的因素，如反沖力等。然后再將各小組的探究結果進行匯總和交流，讓學生彼此了解和補充對方的發(fā)現，最終完成對用氣球驅動小車原理的全面解析。在這個過程中，教師可以扮演引導者和監(jiān)督者的角色，指導學生如何協作合作，保證學生在合作中的參與度和學習效果。此外，可以結合家庭作業(yè)的要求，鼓勵學生通過互相討論來完成作業(yè)，增強學生的合作意識。

例如，在《運動與摩擦力》的課堂教學中，教師可組織學生進行“運動與摩擦力”的實驗模擬演示。該實驗對于小學生來講具有一定的難度，所涉及的材料及步驟也相對煩瑣，同時需要學生將實驗現象及時記錄下來，利用分組實驗法掌握知識內容。通過這樣一個合作探究的過程，促進學生自主學習意識的提升，培養(yǎng)學生的動手實踐能力。因此，通過合作學習的方式，可以讓學生在探究中共同分享知識和經驗，培養(yǎng)其協作能力和團隊精神，促進STEM教育理念的全面發(fā)展。

（三）強化實踐操作，培養(yǎng)學生問題解決能力

STEM教育理念的核心在于通過實踐操作來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和問題解決能力。因此，在融合STEM教育理念與小學科學課程時，需要注重實踐環(huán)節(jié)的設計和實施?？梢酝ㄟ^開展實驗、制作、調查等多樣化的實踐活動，讓學生親身參與科學問題的解決過程。例如，在學習“電路的連接”這一主題時，教師可以組織學生進行小組合作實驗，讓他們親手搭建簡單的電路并觀察電流的變化。通過這樣的實踐操作，學生不僅能夠深入理解電路的基本原理和連接方式，還能在實踐中培養(yǎng)動手能力_{jINf/q65/G82s0Lkm45XQw==}和團隊協作精神。同時，教師還可以引導學生將所學的科學知識應用于日常生活中遇到的實際問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和問題解決能力。

（四）選取生活化的學習材料

STEM教育理念重視通過生活化的學習材料激發(fā)學生的學習興趣和成就感。在小學科學教學中，選擇生活化的學習材料有以下幾種方法。

關注學生的興趣：選取與學生生活經驗相關的話題，如生物多樣性、自然景觀、環(huán)境污染等，能夠引起學生的興趣，提高學生的學習熱情。

引入實踐經驗：將學生日常生活中遇到的問題或現象融入授課過程，幫助學生將理論知識和實踐經驗相結合，加深對知識的理解和記憶。

利用多媒體資源：生活化的材料不僅可以通過文本來呈現，還可以利用圖片、視頻、游戲等多種方式呈現，豐富學生學習資源，增強學生的學習體驗。

培養(yǎng)學生的實踐能力：通過實踐活動讓學生更好地理解概念和原理，例如通過實驗來觀察化學物質的變化、種子發(fā)芽等。

強調跨學科性：STEM課程不僅涉及科學領域，還涉及技術、工程、數學等領域。在選擇材料時，可以將多個領域的知識相互交融，幫助學生更好地理解和應用科學知識。

例如，在學習《種子發(fā)芽了》這節(jié)課時，教師可根據STEM教育理念設計實踐活動，通過簡單的生活化材料幫助學生進一步探索科學知識。教師可讓學生在課前尋找一些自己喜歡的花的種子，并在不同環(huán)境下種植，認真觀察整個發(fā)芽的過程，使學生對種植發(fā)芽的環(huán)境有更深入的了解。

（五）開展項目式學習

將STEM知識點融合至項目中開展教學，促使學生跨學科整合思考和合作完成任務。應用STEM教育理念開展的項目式學習，可以采用以下步驟。

明確學生的興趣、能力和學科知識水平，確定項目主題，并制訂項目計劃。

引導學生進行項目研究和設計，搜集相關資料，制訂項目細節(jié)和實施方案。

組織學生分組實施項目工作，讓學生負責各自的具體任務。在項目實施過程中，教師應該給予必要的指導和幫助，確保學生逐漸獨立完成任務。

學生完成項目后，應該進行總結和評估，分析項目實施的情況、成果和不足，提出改進方案和反思。

通過項目式學習，讓學生在實踐操作中掌握科學、技術、工程、數學等多個學科領域的知識，增強科學思維和實踐能力，提高學生對于STEM領域的興趣和探索欲望。

STEM教育理念與小學科學教學的深度融合，能啟發(fā)學生的科學思維，使學生能夠結合所學知識解決實際生活中的科學問題，學以致用，得到更加全面的發(fā)展。通過實施跨學科教學策略、創(chuàng)新教學方法及強化實踐操作，學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到顯著提升。展望未來，教師應繼續(xù)深化STEM教育理念在小學科學課程中的應用，為培養(yǎng)新時代的科技人才奠定堅實基礎。

【本文系建甌市2022年度教育科研立項課題“STEM在小學科學教學設計中的應用研究”階段研究成果，課題立項批準號B22002】

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