STEM教育与科学课教学融合途径分析

◇俞晓东

【作者单位：德清县乾元镇中心小学浙江】

STEM教育融合小学科学教学，能够提高学生的创新意识和实践能力，对于小学生科学素养的培养具有重要的意义。科学教师可以从改进教材活动、开放学习形式、借力智慧课堂等途径实现STEM教育与小学科学课堂教学的有效融合。

如今，STEM 教育逐渐被教育专家、一线教师等各方所认同，开始在我国小学教育中生根发芽。科学教师尝试将STEM教育与小学科学课融合，以实现常态化STEM教育。但是，很多科学老师对STEM教育的认识不足，缺少实施STEM教学的项目素材和有效的教学策略。诸多难题导致STEM教育与小学科学课的融合往往停留于形式，难以触及本质，很难发挥出最终的效益。本文就STEM教育和小学科学融合的途径进行探析，为科学教师实施STEM教学提供借鉴。

一、改进教材活动，挖掘STEM 教育与小学科学融合的项目素材

2017年发布的《义务教育小学科学课程标准》的课程内容在原先实验稿“物质科学”“生命科学”“地球与宇宙科学”三大领域的基础上增加了“技术与工程”领域。教科版小学科学教材中，《做个太阳能热水器》《制作小杆秤》《建高塔》《造一座桥》等很多工程制作类的课例，由于其实践性、综合性等特点，在学习方式上与STEM教育不谋而合，有着与STEM教育融合的先天基础。

在STEM教育模式下，科学教师可以突破教材中器材、时间和场地的限制，以问题引导、任务驱动等方法组织学生自主地完成探究活动，以此实现教材活动到STEM项目的改造、升级。科学教师在开展教学活动时，要突出工程规划和数学工具的应用，着重培养学生的STEM素养，提升学生解决实际问题的能力，促进学生创新能力和实践能力的发展。

比如在学习六年级上册《建高塔》一课时，教材活动让学生用矿泉水瓶来建立高塔模型，从中知道上小下大、上轻下重的高塔承重原理。如果用胡萝卜、牙签等材料代替矿泉水瓶，这样一个小小的改进就可以让“建高塔”这一课堂活动升级为STEM项目。学生用生活化的材料作为支架，通过理论梳理、图纸设计、模型建造、互补提升等环节，把所学所想转化为可塑造、可测量、可评价的框架模型，在设计、交流、改进过程中搭建起可视化的思维高塔。这不仅培养了学生自主思考的能力，还提高了学生的动手能力，真正地发挥了STEM 教育模式的优势。

二、开放探究形式，提高学生合作式项目学习能力

在传统小学科学课堂教学中，学生的探究时间比较短，学生思维被迫跳跃式前进，难以体验到项目式学习的综合性。在STEM教育模式下实施科学课教学，教师要开放探究形式，将课堂实验、调查访问、实地考察等方式结合起来，组织学生开展完整的项目学习活动。教师应鼓励学生发现问题，尝试按照自己的想法去解决问题，允许学生在合作中产生争议，在试错和纠错的过程中共同成长。

比如在学习四年级“我们的身体”这一单元后，同学们受到教材“资料库”中“肺与心脏的工作”这一部分阅读内容的启发，提出拓展延伸问题：吸烟会对呼吸系统产生怎样的影响？虽然这不是教材学习内容，却是学生自发形成的一个可实施的STEM学习项目。为了研究吸烟与呼吸系统之间的关系，学生通过自主查阅资料等方法学习烟草相关知识；自由组合成学习小组，设计问卷，开展家庭调查和到超市、小卖店实地采访，对调查结果进行数据分析，了解烟民的吸烟行为动机、控烟面临的困难以及烟草的市场销售情况；利用矿泉水瓶、棉花、注射器等材料设计模拟实验，观察、推测吸烟对呼吸系统的影响；观看视频，直观了解内窥镜下烟肺的病变情况；设计倡议书，借助学校微信公众平台，向家长和社会发出心声，以“小手牵大手”“学校带动社会”的方式，呼吁社会上更多的人加入“拒绝烟草”的队伍中来。在这样一个完整的、长周期的学习项目中，学生综合运用了科学、数学、技术手段，突破了理论与现实的屏障，所学所得是在传统课堂学习中无法实现的。

三、借力智慧教育，为学生交流展示搭建平台

STEM教育和传统的教育不同，其强调的是动态教学。学生的学习行为是在实践中完成的，边做边学，学以致用。交流研讨是学生推进学习活动的重要途径，也是学生思维发展的关键环节。在传统课堂中，由于有些实验现象很难通过纸笔记录，学生在活动中遇到的困难和解决困难的过程也难以再现，所以实验后的交流、研讨始终受到载体的限制。

在STEM教育掀起热潮的今天，功能各异的智慧教育系统也应运而生，为学生交流研讨和成果展示提供了较强可视化的平台。例如，学生在学习《造一艘小船》一课时，教师重点运用“醍摩豆”智慧课堂中平板拍照、画笔标注、飞递、作品观摩、HITA即时影像等这些功能，呈现学生造橡皮泥小船、改进小船的一系列动态过程。学生也能够自由地记录、存储和调取项目学习过程中的影像资料，在实证基础上有效地开展交流研讨，使师生互动和生生交流更加充分。

当前，很多学校已经开始开设3D打印、机器人编程、乐高积木等专项STEM课程。这些课程的实施，也将为STEM教育与小学科学课的融合提供现代化、智能化的技术支持。

四、结语

融合科学课堂教学是目前实施、普及STEM教育的一条可行之路，是符合我国小学教育实情的。STEM教育作为一种先进的教育模式，引入小学科学教育，有助于落实新课程理念，有效提升小学生的科学素养，对我国未来国家竞争力的增强有重要的意义。