在STEM教育中学生科学概念的形成与自主发展的研究

郭小敏

【摘要】STEM教育的推广，必须立足于科学课堂，这样才能从根本上保证师生学习的时间，才能让学生深刻地体验到“阅读——思考——探索——总结——创新”的乐趣，才能真正地帮助学生形成正确的科学概念，同时更切实有效地实现学生的自主发展。在素质教育普遍开展的今天，我校也积极地在科学教育中引入了STEM教育。我们立足于课堂，以教科版的《科学》课本作为载体，切切实实地将这种行之有效的教学方法贯穿于日常的教学行为当中去，并且取得了一定的成效。本文主要根据《用纸造一座桥》为例，谈谈我的具体操作方法，得出一些关于我们如何在STEM教育中帮助学生形成科学概念和实现学生自主发展的经验和体会。

【关键词】项目研究  科学概念  自主发展  阅读

【中图分类号】G623.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）16-0044-01

“STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律;技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题;数学则作为技术与工程学科的基础工具。”这是我们对于STEM的理解，由此可见，生活中发生的大多数问题需要应用多种学科的知识来共同解决。

以《用纸造一座桥》一课为例，我们先来对学生的学情作一个分析：

学生在进入科学课堂前，他们对桥梁已经有了一定程度的认识，但是他们认识的桥梁并不多，甚至有些同学会为了内环路算不算桥梁而争论不休。他们不知道桥梁的种类，也不知道跟桥梁有关的许多知识，因此，他们对桥梁的概念其实是非常模糊的，学生們最初对桥梁的印象，可以称为科学前概念。学生们的认知并不是完全正确的，甚至是很不正确的。于是我们的科学课就要履行起帮助学生修正不正确的、不准确的科学前概念，让他们通过经历一定情境的科学探究活动的过程，来了解事物的本来面目，揭开其中的奥秘。也就是形成科学概念，实现我们的教学目标。

在布置学生用纸造一条桥之前，我结合学校的大阅读活动，让学生先大量阅读了许多与桥梁相关的资料。孩子们的潜力真是无限的，他们查阅书籍，利用电脑、IPAD、手机去查阅网络，许多同学还到科学中心去看桥梁模型，或者亲身到各地的名桥去参观，实地考察。通过前期的学习，学生基本上知道了什么是桥梁，了解了桥梁的种类和许多跟桥梁有关的力学知识、文化历史知识。通过前期学习，学生们对研究桥梁的热情空前高涨。特别是近期，港珠澳大桥的落成、通车，习主席的亲自视察，更提升了学生们要好好学习桥梁知识的情怀。

初步的概念形成了，我就引导学生们分小组学习，针对古今中外不同的名桥，选择一座自己最感兴趣的桥来进行研究，并且根据研究，作出自己小组的设计图。然后根据实验要求来进行桥梁的制作。

制作的过程，最能体现学生的思维能力、动手能力和合作能力了。STEM教育里对工程和技术的教学理念也充分得到了展现。学生们通过对A4纸的剪裁，测量桥面高度、宽度等，充分展现了他们的数学能力。经过一番实验，孩子们体验到，三角支架桥的制作相对比较简单，拱形桥分单拱和复合拱，吊桥的支架制作很重要……值得一提的是，有个小组研究的是港珠澳大桥，他们研究了该桥的七大世界之最，本来雄心壮志想模仿着做一条桥，可是根本能力有限，操作上实现不了，但是这样的挫折不仅没有磨灭他们的意志，反而让他们更加热情，更加踏实，最后他们选择了研究港珠澳大桥中国结这一段，造出了一座斜拉索桥！还有一个小组，他们用三角支架作为桥墩，制作了一条桥，并且给这条桥取名为“广汉桥”。为了取这个名字，改组的孩子大量查阅了广府文化知识和南越王朝的知识，大量的广州的历史事件……最后他们才给自己的模型取了这么一个名字。

什么是桥梁？如今再问孩子们这个问题，他们都能侃侃而谈了。他们会告诉你桥梁的组成，桥梁的种类，桥梁的制作，桥梁的文化……这是多么让人惊喜的转变和收获！科学概念的形成，是学生的认识从感性阶段上升到理性阶段，是他们在科学实践中逐步形成和发展起来的，是经过反复思考验证逐步形成的概念，是反映事物本质的思维形式，是科学认识的支点。

STEM教育的推广，必须立足于科学课堂，这样才能从根本上保证师生学习的时间，才能让学生深刻地体验到“阅读——思考——探索——总结——创新”的乐趣，才能真正地帮助学生形成正确的科学概念，同时更切实有效地实现学生的自主发展！

参考文献：

[1]《科学教师教学用书》，郁波，2013.05，教育科学出版社.