新时期小学科学实验教学融合STEM教育的几点思考

李小红

【摘要】随着科学技术的发展，教育模式也得到了不断的创新。近年来，STEM教育更是深入全国中小学的教育中，各学科纷纷将STEM教育融入课堂中。和传统的课堂相比，STEM教育强调多学科融合教育，注重学生全面能力的培养。而小学科学实验课程有独特的教育启蒙性、探究性和应用性，如果能把STEM教育理念更好地融合到小学科学实验中，便能有效促进学生的全面发展。本文主要介绍了当前小学科学课程的发展历程，并以《磁铁能吸引什么》一课为例，分析STEM教育在小学科学教学中的作用。此外，在新时期中，教师如何把STEM教育更好地融合到课程中，组织开展小学科学实验教学也是本文研究的重点。

【关键词】小学科学;STEM教育;教育模式

一、小学科学实验教学模式的发展

在我国小学科学课程的发展史上，其名称一开始被叫作《格致》，然后修订为《博物》《理科》《自然》《常识》《自然常识》《自然》，最后才修订为《科学》一课，名称的变化历程也体现了每个阶段国家对该课程的发展规划方向。2001年，在《国家小学科学课程标准》中，在命名方式上，由“科学”代替了原来的“自然”，通过这个改动，这门学科教学内容也进行了拓展，该门课程由原来的自然科学学习拓展到对科学技术方面知识的学习。在这个阶段，对于学生的学习方式与方法也进行了全新的改革。简单来说，科学这门课程以前是让学生认识自然事物，而现在是引导学生探索自然事物。

从人生发展历程来看，小学阶段是最重要的，是长身体、长知识的重要时期。小学生好奇心强，求知欲旺盛，思维敏捷，对任何现象都要问个为什么，他们像海绵吸水那样不断地吸收各种知识。在这个阶段，学生认识事物的能力特别强，如果教师给予适当的引导，使其积极探索事物的科学规律和方法，这对培养学生的发散性思维、创造性思维有很大的帮助。

青年强则国家强，青年兴则国家兴。青年的素质能力基本上取决于小学阶段的教育，为了提高国家的竞争力，美国最先提出STEM教育模式，其主要内容为Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）这四个方面。在四门学科中，科学注重对世界上万物之理的学习，探索自然界中的各种客观规律;技术、工程两个方面则是在不破坏自然界的前提下，实现人类社会的发展与进步;而数学则是以上三门学科的基础，通过数学才能更好地学习以上三门学科。在STEM的课程教育中，主要有四个方面的内容，即科学、技术、工程、数学四个方面的素养。基于以上四个方面的素养，能使教育的质量得到全面的提升，进而为社会领域的发展不断输送全新类型人才。

近年来，国家大力推进STEM教育课程，在小学科学学科上的应用也特别广泛。自然界的事物不能单靠一门学科解释清楚，更多的还是要依托于其他多个学科共同来解答。小学科学实验教学融合STEM的教育，不仅能让学生知道“是什么”，更能让学生明白“为什么”以及“会怎么样”，如此的教育模式才能让学生终身受益。下面以《磁铁能吸引什么》一课为例，谈谈笔者对新时期小学科学实验教学融合STEM教育的几点思考。

二、STEM教育在小学实验教学中的应用——以《磁铁能吸引什么》一课为例

本课程是教科版科学二年级下册第一单元第1课的内容。本课的磁铁单元属于物质世界内容，对应课标中的科学知识目标有：磁铁的性状有条形、蹄形、环形等;磁铁能吸引铁一类的物体。本节课作为本单元的起始课，从学生看似熟悉却不一定准确认识的“磁铁能吸引什么”入手，在纠正学生知识误区的同时，更能激发学生进一步探索磁铁特性的兴趣，为后续课时的学习做铺垫。如果用传统的教学模式，教师直接介绍磁铁的形状及特点，那么学生只能是单纯的“知道”，而不能真正地内化成自己的知识，从而进一步应用到生活中，解决生活中的问题。

根据STEM教育模式的特点，本课采用绘本教学，结合技术与工程知识，让学生在认识到磁铁的特性后，马上将其应用到解决实际问题中。首先将磁铁包装成“魔法师”，通过“魔法师找亲人”“揭示魔法师真面目”等活动让学生重新认识磁铁的特性，纠正过去的错误认知（如磁铁能吸引所有金属），重构对磁铁的整体认识。在设计、制作并检验分类器环节中，以任务驱动学生运用科学和技术设计与制作产品，解决实际问题，让学生体会到知识与实际生活的联系。STEM教育的目的不仅是让学生掌握学科知识，也能让学生对生活事物有更丰富的经验认知。

1.课程实施步骤

（1）创设环境，建立思考——“魔法师找亲人”

教师将磁铁装扮成“魔法师”，告诉学生：魔法师和亲人们走散了，希望你们能帮忙它找到亲人。魔法师虽然没办法说出亲人都有谁，但它们之间有特殊的感应，只要它们走近了，就能感应到。让学生思考如何才能帮助魔法师找到亲人，即对磁铁能吸引什么产生思考。

将课题带入生活情境中，吸引学生兴趣，以任务驱动学生进行分析与思考。这种模式充分激发了学生对生活事物的高度探索兴趣，比直接给他们带入课题更有趣味性。

（2）进行实验，引导答案——“揭示魔法师真面目”

准备材料，让学生进行分组实验，给予学生一定的时间去动手实验，从所准备的材料中找到与“魔法师”有感应的“亲人”，完成实验记录，思考分析“魔法师”的特性，总结“魔法师亲人”的特点（磁铁能吸引什么）。让学生通过实验结果来验证自己之前的推测，猜测出“魔法师”的身份并发表自己的看法，充分激发他们的主观能动性和发散性思维。最后教师根据学生的发言，揭示出“魔法师”的真实身份及其“亲人”的特性，即磁铁的特征：有条形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁;磁铁能吸引铁一类的物体。这样就把问题延伸到课堂中，让学生思考教室中是否有“魔法師”的存在，通过观察、寻找身边的磁铁和用铁制作的物体，引导学生将碎片化的知识整理起来，在脑海中形成对磁铁的整体认识，同时也能认识到磁铁为人们的生活带来的便利。

这个实验过程不仅能培养学生的实践能力，使其养成良好的实验习惯，还能让学生将自身的理论知识与实践进行充分的结合，培养学生的合作意识，提升学生对数据的分析能力。

（3）任务升级，设计、制作并检验分类器——找到“魔法师亲人”

通过前面的实验，学生对磁铁已经有了一个整体的认识，再趁机追击，强化理解。提出问题：“魔法师”还有一位很重要的亲人没有找到，它和其他物体混在了一起。然后让学生以小组为单位进行实验，要求在最短的时间内，利用实验材料帮助“魔法师”从混合物中找出“亲人”，即让学生根据实验材料设计制作出分类器，分离出“魔法师的亲人”。通过设计、制作并检验分类器的过程，教师引导学生在认识到磁铁的特性后，将所学的应用到实践中。

在任务进行阶段，主要应用到工程、技术以及科学方面的知识来解决实际的问题。STEM教育显著的特点就是不再依赖于单一的学科知识，而是以整合多个学科知识的方式、方法来解决问题，即通过社会实践活动的方式来解决生活中的问题。

（4）总结拓展——魔法师的小秘密

实验的最后，教师应引导学生根据自己前面的实验和所学所得进行梳理，做一个完整的实验总结和实验启发，并进行最后的成果展示，这有利于学生更好地掌握本堂课的教学内容，并锻炼学生的分析总结和创造性能力。另外，教师可适当地引导学生拓展磁铁的其他特征属性，让学生能够更好、更宽泛地认识磁铁;鼓励学生在课外多开展拓展探究活动，运用多种资源拓展课外知识，学会自我学习。经过本实验的学习后，学生发现了“魔法师的小秘密”，即了解到磁铁更多的特点和性质。

2.课程实验总结

从科学知识层面上来看，该课程实验让学生在动手操作的过程中，对已有的知识进行巩固，了解了磁铁的特征有条形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁以及磁铁能吸引铁一类的物质。

从技术知识层面上来看，该课程实验让学生通过对基本实验工具的使用来完成整个实验过程，进而达到学习的目的。

从工程知识层面上来看，该课程实验注重培养学生对实验数据的整理能力以及能够设计找到铁一类物质的分类器的能力，用工程的方法来解决实际问题。

从数学知识层面上来看，该课程实验要求学生懂得利用数学的计算方式和公式来为实验解决部分问题。

三、STEM教育在小学科学课堂的作用

由以上课例，可以看出STEM教育对小学科学课程的开展意义非常重要。和传统教学相比，STEM教育更加注重学科之间的交叉融合，意义在于培养学生的综合能力，以促进学生的全面发展。STEM教学作为新的教学模式，应用在小学科学教育过程中是非常有必要的，在STEM融入小学科学教育的过程中，学校要采取相关的策略，完善科学设施，聘请科学教育专业的教师，根据学生的学习状况制订出合理的STEM活动内容，对学生实施分层教学等。总之，STEM活动的开展需要多方面的努力，学校、家长、学生三方之间只有实现密切配合，才能促进学生科学教育的迅速进步。

四、小学科学实验教学融合STEM教育的几点思考

根据以上课程实验的教学实例，笔者认为在进行融合STEM教育的小学科学实验教学时应关注以下几个问题。

（1）教学过程应注重以学生为主体，教师起引导和辅助作用。小学科学实验教学离不开学生的亲身实验操作，教师需对实验内容和实验操作形式进行全面考量，最大限度地调动学生的实验积极性，以提升科学实验教学品质。该阶段的学生对科学实验有浓厚的参与兴趣，教师要抓住学生心理，增强实验的趣味性。在课堂实验准备、课中实验过程、课后实验训练等环节，教师需为学生提出针对性要求，促进学生顺利进入实验中，感受实验带来的认知体验，促进学科核心素养的形成。

（2）从生活中的事例引入实验课题。传统的实验教学是教师根据课本内容直接带入课题，这会引起学生的乏味感，对实验没有太大的期待。教师从生活中的事例入手，配合绘本故事的情节节奏，可以更好地激发学生对实验的强烈兴趣，使其更快速地进入实验中。

（3）实验课程设计要注重多学科融合教学。教师要把科学、技术、工程及数学等学科充分设计到实验过程中。各学科之间的融合实验探索，能大大提高学生的实验效率，激发学生探究问题的欲望，让学生明白解决实际问题应多层次、多方面地进行考虑，各学科之间是存在非常紧密的联系的。

（4）实验课程设计要准备充足的实验时间。STEM教育不是单一学科的探究学习，而是融合多学科的教育方式，对学生自主实验探究的要求比较高。实验时间的不足会让学生的思维难以得到发散，难以运用其他学科知识。因此，教师要给予学生主动思考和探究的时间和空间，让学生能根据自己的思维方式自由地进行实验探索。

（5）实验过程应多注重团队协作。通过小组或者小团队之间的相互讨论和交流，能充分调动学生学习的积极性，让学生学习到其他人的优秀想法和态度，培养学生的科学探究态度和科学思维。

（6）实验课程应注重实验后的成果展示。教师在实验过程中应要求学生填写实验数据和实验条件和总结等，太多的科学实验只注重实验探究过程，而实验后的成果往往被忽视。在实验后，教师应让学生对实验过程进行汇总和总结，以小组形式讨论，最后陈述其通过实验学到的知识和对生活的启示，这便是学生实验后的成果展示。

当今的科学教育，既要求学生懂得自己做，又要求学生懂得自己想，学生只有手脑并用，并懂得和他人协调合作，才能提高自身思维水平，真正提升科学探究能力。“在做中学，不仅长知识，也长能力，使学生在亲历探究科学奥秘的过程中，对观察、提问、设想、动手、表达、交流等保持浓厚的科学兴趣，掌握基本的科学方法，逐渐形成自主进行科学探究的能力。通过对STEM教育理念的探索，新时代下小学科学实验的教学方式是非常有必要与其相结合的。但目前STEM教育的融合只是初探阶段，我们还需要不断地实践和反思，让STEM教育理念更好地应用到目前的小学科学实验教学中。

【参考文献】

杜兰梅，魏超.生活情境在小学数学教学中的作用及优势分析[J].中国校外教育，2019（10）：107.

杨清华.STEM课程的设计与实施策略[J].物理之友，2019，35（03）：43-45.

顾建锋.对小学科学教学融合STEM教育的思考[J].实验教学与仪器，2019，36（03）：53-55.

徐秀麗.关于小学科学实验教学中培养学生科学素养的实践研究[J].中国校外教育，2019（10）：68.

闫馨，史龙飞.探析生活化策略在小学科学教育中的应用[J].中国农村教育，2019（08）：51.