利用STEM教育理念和方法培养学生的探究能力初探

张旭丽

摘要：2017年2月，教育部颁布的《义务教育小学科学课程标准》对科学教师的教学提出了新要求。新课标指出，小学科学是一门基础性、实践性和综合性课程，其基本理念是面向全体学生、倡导探究式学习、保护学生的好奇心和求知欲，突出学生的主体地位，实施的主要形式是探究活动。文章按照新课标的要求，结合STEM教育理念和方法，对培养学生探究能力的教学方法进行探究。

关键词：STEM教育;理念;探究能力

近年来，受STEM教育推广之风的影响，不少教师开始在教学中实施STEM教育，其包含知识和技能、探究方法和能力等方面的教育，是一种以解决现实问题为主的大概念科学教育。在新课标理念的指导下，实施STEM教育理念和方法培养学生探究能力，会碰撞出什么样的火花呢？笔者将结合教学实践阐述自己在科学教学上的一些做法。

一、创设情境，唤起探究欲望

苏霍姆林斯基说：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者，而在儿童的精神世界中，这种需要则特别强烈。”而儿童的探究欲望是需要教师去保护和持续激发的。“科学”学科本身具备引人探索的气息，在教学中，教师要善于激励和引导学生，将好奇心转化成学习科学的内在动力。

例如在四年级下册《电路出故障了》的教学中，笔者选择创设情境的方式导入新课。由于上一节课已经学习了《简单电路》，学生已经基本掌握了简单电路的连接方法，那么在本课学习时，笔者为每个小组准备了不同“故障”的电路元件，以小竞赛的方式让学生先进行点亮小灯泡的电路连接实验，有些小组很快就能连接好，但是他们发现小灯泡不亮，于是学生产生疑问，笔者以此展开新课的教学。带着疑问的学生对本课内容兴致极高，他们的探究欲被激发，学习效果较好，学生自己动手探究原因，将知识内化，牢牢掌握。

其次，教师课前应做好充分的准备，根据教学目标，联系实际生活场景，促使学生尽快进入角色并产生探究欲望。如在二年级上册《各种各样的天气》学习中，笔者先播放台风“山竹”的视频，激发学生的兴趣，让学生体会天气对我们生活所产生的影响。教师以此提问，除了台风大家还认识和了解哪些天气呢？这些天气有时怎样影响我们的生活的呢？由一系列问题引起学生的探究热情。

二、立足学情，实施分段探究

新课标将小学阶段的科学学习划分为三个学段，对同一主题、同一概念，根据学情特点给出不同的学习目标和具体内容要求，这使小学生的科学学习水平及实验操作能力呈现螺旋式上升趋势。因此，同一个主题的内容，面对不同学段的学生，科学教师必须清楚和准确把控在实验教学中应该怎样教，教到什么程度。

以一年级上册第一单元《植物》与三年级上册第一单元《植物》为例。一年级的《植物》单元利用种植植物贯穿整个单元，让学生在动手种植植物的过程中感知植物是“活”的，它们会慢慢长大，在成长中需要水分和阳光，强调一年级的学生能够在自己动手实验中用语言初步描述观察到的植物的特点。而三年级的《植物》单元则对学生提出了较高的要求，需要学生通过观察、记录、思考、比较和探究等一系列实验活动来认识植物的特点，总结出植物的共性。

三、突出主体，尝试探究学习

学生是学习的主体，学习是学生自己的事，他人无法替代。突出主体，具体表现为自主学习。但自主学习不是指完全交由学生自主进行，对于低年段学生而言，完全自主还是较难的，因此，根据学情特点可以分为：低年段为指导性学习，中年段为引导性学习，高年段为自主性学习。突出学生主体，使学生经过独立思考，创造性地发现问题并解决问题，教师在课堂上只要適当引导和答疑，激发学生形成自主探究的兴趣，让学生去尝试探究学习。

在五年级上册《种子发芽实验（一）》的教学中，学生在思考、讨论和交流中得出了影响种子发芽的不同因素：水、阳光、空气、温度……学生学习完对照实验后，笔者不指定学生去探究验证哪个因素是种子发芽所必需的条件，而是由学生自主选择，选取他们自己最感兴趣的一种或多种因素进行自主探究，和学生约定好下一周带上自己的探究结果，一起交流和总结。由于学生能自主选择，探究兴趣较强，大部分学生都能尝试探究自己选定的因素去研究种子发芽所需要的条件。

四、重视引导，提高探究能力

突出学生的主体地位是新课标的基本理念之一，但是凸显学生自主性不等于放任不管，任由学生无边无际地探究，而是需要教师在适当的时候及时引导，在潜移默化中提高学生的探究能力。由于知识水平有限，加之小学生天性好玩，注意力易分散，所以在科学课的教学中，尤其是实验教学中，可能会出现学生偏移学习目标的情况，这时教师要巧妙地将其纠回科学的探究轨道上来。

在三年级下册《磁极的相互作用》的教学中，教师将两块条形磁铁与实验“小车”交给学生，因两块磁铁的相互排斥性质出现磁铁悬浮状态，学生的注意力全部集中在创造各种悬浮姿势上却忽略了探究磁极的相互作用。见状，笔者向学生出示了磁悬浮列车的照片，引导学生自己动手探究原理。学生已经认识了磁铁的两极，教师提问学生猜测两块磁铁的磁极相互靠近的情况，引导学生动手试一试，探索磁极之间的相互作用：是相互吸引还是相互排斥？

五、倡导跨科，延伸探究范围

科学并不是能与其他学科区别开而独立存在的学科。从生活走向科学课堂，从科学课堂走向现实生活，我们倡导的是跨学科的学习方式，以适应日新月异的现代社会生活。

在六年级上册《用纸造一座“桥”》的教学中，笔者明确要求：在规定的时间里，用一张报纸，少量的胶带建造一座“桥”。要求桥的宽度大于10厘米，能跨越35厘米宽的“峡谷”，能承载200克重的“车辆”。学生根据要求开始在小组探讨交流造“桥”要考虑的问题，如：怎样增强桥的抗弯曲能力？经过激烈的讨论后，小组成员确定“桥”的设计方案，画出设计简图并开始建造。规定时间到，分小组进行测量和实验“桥”是否达到任务的要求。由组长介绍评价小组建造的“桥”的长、宽尺寸，承重能力;造桥过程中应用了哪些科学知识;学生遇到了什么困难，他们是怎样克服的，可以怎样改进等。在设计制作活动中，融合了数学计算、工程设计等多学科知识，该活动旨在让学生动手动脑学科学。在设计制作活动中，学生通过完成带有技术目标的任务，提高解决技术问题的能力和技术设计的能力，包括确定一个简单的问题，提出解决的方案、实施提出的解决方案，对作品和设计的评价，针对问题或设计和解决方案进行交流，增强对科学与技术的理解。

STEM教育从形态上讲不是一门课程，而是一种以分析解决现实问题为载体，以动手实践和体验学习为途径的教育方式，而这是我们在科学教学中可以引用的理念和方法。新课标呈现新理念，新理念需要新探究，新探究提出了新要求，要求科学教师提高对科学本质和新理论的理解，增强自身探究能力和实践能力，增强课程意识，促进课程建设等。

总之，教师要准确理解和掌握新课标的要求，不断充实自身专业能力，结合学校实际及学生情况，对教材进行再创造，大胆尝试，精心设计，上好每一节课，不断反思自己的教学实践，寻找最合适的教学方法。