基于综合实践活动的STEM教育应用模式及对策

陈剑峰

(宁波市江北区庄桥中心小学 浙江宁波 315032)

一、STEM教育的概念

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四个英文首字母的缩写，简言之，STEM教育就是科学、技术、工程、数学的教育，但现实问题往往无法单凭STEM中的某一门学科知识来解决，必须依靠多学科的协同，因此，关于如何综合运用STEM知识解决现实问题的能力的教育，也就是STEM素养教育。

二、STEM教育在综合实践活动中的应用

（一）验证型STEM教育应用

验证型STEM教育应用的目标是学习者完成对已知结果的验证，例如定律或现象，但这些定律或现象并不是此类应用的重点，怎样通过STEM知识的综合运用来验证这些结果并达到加深理解、领悟科学才是其关键[2]。

比如，“液体的热胀冷缩”的课程设计，其步骤可以这样安排：1.明确问题：水在受热或受冷后，体积会发生变化，怎样才能得出这个结论，经过实验测试得出两组数据的对比得到验证；2.方案设计：采用锥形瓶、热水、冷水等实验工具，分别设计出不同的方案；3.方案评估：师生之间互相探索，对可能出现的问题进行改进，如水是透明的看不清，水面上升不够明显等问题，以保证得到的数据、现象具有可行性；4.方案实施：小组成员按照评估后的方案进行分工，有步骤地开展实验验证计划；5.数据分析：通过实验数据的分析，得出水具有热胀冷缩的性质。在此基础上，其他的液体，如酱油、黄酒、牛奶等进行分组实验，记录数据，反馈实验结果，得出这些液体都具有热胀冷缩的性质；6.交流反思：同学间相互交流，分享实验过程，对他人提出合理化的建议。教师随机点评，做好对活动过程的指导和总结。

（二）探究型STEM教育应用

探究型STEM教育应用的目标是去发现并解释学习者未知的现象，无论是探究过程还是解释现象都将综合运用STEM知识，从而培养学习者的探究精神和探究能力。

如在探究物体的沉浮跟什么因素相关时，可向学生提供一些如泡沫、木块、蜡烛、硬币等他们熟悉的物体引导他们猜测是沉还是浮。接着，教师提供实验设备和研究物体，让学生分组进行相关的实验操作，验证物体的浮沉情况。学生通过小组讨论，设计实验方案，仔细观察、准确记录，验证自己的猜想。最后，教师根据实验生成的情况，引导学生思考不同材料构成的物体在水中的浮沉与什么因素有关。

因此，STEM探究性应用模式的应用，有利于学生学会发现、分析并解决问题，能够培养他们的探究兴趣和意识。

（三）制造型STEM教育应用

制造型STEM教育应用的目标是让学习者通过STEM知识的综合运用去完成一个已有形态物品的生产和改良，其核心是对学习者工程实践能力的培养；考虑到学习者必然经历一个从模仿到改进的过程。

在庄桥中心小学与新西兰奥尔巴尼小学开展的STEM课程中，授课者借助STEM制造型应用模式优势，在课堂教学的动手操作阶段，带领学生进行不同形式的制作，提升学生实践动手能力。如制作生活中比较常见的“万花筒”，首先，教师以激趣的形式引起学生的注意力，激起学生想亲自动手制作的欲望。在此基础上，教师可以多维度引导学生已有的生活经验和掌握的知识，利用常见的生活物品，如纸板管（薯片盒）、透明玻璃纸（糖纸/包装纸）、玻璃、彩色笔等，进行小组设计，合力制作，作品展示。接着，组织学生进一步讨论、思考，改进制作的“万花筒”模型。最后，再进行分享和反思，让学生把理论与实践互相交融，同时使学生的兴趣和动手操作能力得到极大的提升。

（四）创造型STEM教育应用

创造型STEM教育应用的目标是让学习者通过STEM知识的综合实践活动去完成一个创新物品的设计和制造，其核心是创新的设计。

校“创客节”活动，通过“走近发明家”—“找找发明小技巧”—“小小发明我也行”三个阶段，“问题与思考”“学习与探究”“实践与体验”“总结与交流”“拓展与创新”五个活动环节，培养学生认真观察、善于实践的习惯和创新意识，使学生感受到发明的乐趣，体会到发明不是高深莫测的事情，增强创意发明信心，并将自己所学的知识应用于生活实践。创造型应用模式为学生提供了一个可以创造的平台，有利于学生综合技能进一步得到发展与提升。

三、STEM课程开发策略

STEM教育课程，就是每一堂课都包含了科学、技术、工程和数学的教学目标和知识点，做到了学科的融合和知识的贯通。因此，接受 STEM教育的小朋友，都能够触类旁通，对科学世界的认知度也要比一般情况下更深刻。由此可见，我国小学对STEM教育课程的建设具有非常大的需求。

（一）挖掘生活中的STEM素材和资源，因材施教

STEM课程除了学习所谓的高大上的技术和资源，教师也可以根据当地的资源开发STEM课程。例如，某地的水资源污染严重，教师结合这一现实问题，分析其涉及的各个学科领域的知识，组织学生思考如何治理水污染。这样的课程来自于现实生活，与学生的生活经验密切相关，学生不会感觉到很陌生和遥不可及，并且能够激发其学习兴趣。生活中的STEM教育素材非常多，需要教师善于发现。

（二）让学生参与STEM课程的内容选择，发挥其主人翁角色意识

一直以来，在学校教育里，课程的内容都是由教师来确定，教师教什么，学生就学什么。STEM教育并未纳入学校的课程体系，为了激发学生的学习兴趣，教师完全可以根据学生的意愿开发课程。教师可以将已筛选过的适合STEM课程教学的内容主题发给每个学生，统计学生想要学习的主题有哪些，再对该主题进行详细的内容开发，这样开发出来的课程则会既符合STEM课程的核心内容要求，又能满足学生的学习需求。

总而言之，综合实践活动和STEM教育的目标都是更好地培养学生的创新精神与实践能力。教师可以借助STEM教育模式多样化的优势，不断促进学生个性化的发展。