实现STEM教育与小学科学融合的对策研究

江苏省扬州市邗江区实验小学 张福鑫

STEM教育以任务驱动的方式将多门学科融合在一起实施教育，比较突出的是在教学的过程中融合了科学、技术、工程和数学等学科知识。基于STEM理念的教学注重实际问题的解决和教学情境的营造，且在具体教学的过程中以学生为中心，以工程设计为主导，对培养学生的科学素养和解决实际问题的能力起到了十分重要的作用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是科学、技术、工程和数学的融合，是将多门学科知识整合应用的教学方法。STEM教育是一种正在兴起的教学方式，牵涉到社会科学各个方面的内容。其中，科学是指科学素养，具体要求学生能够应用科学知识，比如物理知识、数学知识、生物知识等来认识世界发展规律。技术是技术素养，具体要求学生在学习时能够应用各种操作技术解决实际生活问题。工程是工程素养，在教学过程中着重培养学生对工程技术的开发和设计能力，全面培养学生的工程学习兴趣。数学是数学素养，主要指学生在学习、发现和解决数学问题的过程中展现自己的思维能力。

二、STEM教育在小学科学教学中实施的意义分析

1.能够提升学生解决实际问题的能力。STEM教育思想具备跨学科、情境创设、增强体验的特点，在具体教学中要求学生利用多门学科知识全面分析问题，并通过一定情境的创设来分析和解决实际问题，在这个过程中能够有效培养学生的认知能力和思维能力。

2.能够激发学生对科学的学习兴趣。STEM教育具有趣味性的特点，在融合多学科特点开展教学的情况下充分激发学生的学习热情。在实施STEM教育时，教师会利用各个学科趣味性的特点来开展教学，并在教学实践操作的过程中关注学生的参与性和对问题的思考性，将所需要探索的问题设计到游戏中，营造和谐的学习氛围。

3.能够更好地培养学生团队协作能力。以往，小学科学的教学方式以教师单一的阐述知识点为主，整个课程的教学枯燥乏味、学习效率低下。在STEM教育理念的指引下加强教师、学生和家长之间的互动交流，学生通过和家长、教师交流可以解决自己在学科知识学习上的问题，获得更多的启发。

三、STEM教育在小学科学教学中的具体应用

1.借助STEM教育理念丰富小学科学教学内容。学科融合能够丰富小学科学教学内容，提升学生的科学素养。将STEM教育理念融入到小学科学教学中能够通过对数学（导图模型）、科学（知识）、技术（教学手段）的整合建构一种新的学习概念，为解决实际问题提供指导。

比如在开展苏教版小学科学“搭支架”单元教学时，教师可以这样设计教学活动：充分考虑该课程和数学、工程、技术等学科的实践关系，立足于学生对三角形稳定原理的了解，引导学生应用拼接木棒尝试拼接多个形状，包含三角形、正方形、长方形等，接着引导学生结合数学知识思考怎样搭设支架最为牢固。

又如学习《光的反射》这一单元时，教师要求学生在不改变手电筒位置的情况下利用镜子照亮书面后的阴影小球，并画出光的路线图。交流讨论后得出学生一般利用两面镜子从正面反射光线来照亮小球，其中有一个小组学生发现两个镜子从侧面也能够照亮阴影小球。在这组学生的启发下，教师引导学生进一步思考还有没有其他的方式来照亮小球。由此证明，借助数学知识可以发现两面或者多面镜子能够从多个角度反射光线，帮助学生更好地理解光的反射这一科学知识。

2.借助STEM教育理念优化课堂教学结构。在STEM教学理念的影响下，小学科学的教学不仅注重探究，还注重实践。在小学科学探究知识的过程中，教师还要兼顾教学有效性和学生实践能力的综合发展，实现学科知识的学以致用，激发学生对学科知识的深层次探索和认识，全面提升学生的学习兴趣和综合应用能力。比如在学习苏教版小学科学《空气占据空间吗》这一内容时，教材以乌鸦喝水的例子引入，带领学生对问题进行自主探究，具体如下：一个瓶子里装上一些水，应用几根吸管和一块橡皮泥，在瓶子不倾斜的情况下尝试借助空气将水从瓶子中挤出来。经过试验后学生会获得一定的经验，教师再组织学生重新做一个实验进行验证，即将一团纸巾放在一个杯子的底部，将杯子竖直扣入水中，纸巾会被水打湿吗？通过引入、探究和验证的层层递进帮助学生在情境模拟中更好地学习知识。

3.借助STEM教育理念促进各学科知识技能的融合。零散的知识汇集在一起会形成一个整体，这不仅是简单的融合，还需要从思维和认知的角度实现彼此的融合。比如在进行苏教版小学科学《探索尺子音高变化》的知识学习之后，教师可以设计拓展性小课程：声音的高低应用音高表示，与物体振动的速度和发出的声音也存在关联，即振动越快声音越高。为了帮助学生理解这一知识点，教师借音乐课上的音阶知识，从do到xi的上升规律，除了mi和fa都是半个音高，其他都是一个音高。在了解这个规律之后，教师引导学生应用在试管中加入水的方式打造新乐器。应用多种知识开展活动能有效提升学生的综合素养，帮助学生掌握所学知识，使学生更加轻松、自在地参与到课堂学习中。

4.借助STEM理念对学生开展情感教育。小学科学教学的一个重要任务是培养学生形成积极正确的科学态度。STEM教育理念指导下的情感教育注重对学生思想价值观的培养。课堂教学中，教师的说辞远不如亲自引导学生实践操作有意义。为此，在小学科学课堂教学中，教师需要结合学生的心理特点，为学生创设充满乐趣的情境，使学生真正喜欢上科学这门学科。在小学科学教学过程中，教师会选择一些学生熟悉的、富有人文内涵的科学话题，比如低碳环保、身心健康等内容，小学科学教师还可以和学校的艺术学科、体育学科教师在一起利用课余时间组织学生开展演练，并在校园艺术节和科技节上表演，这个过程不仅能够启发学生将多个学科的知识融合在一起，还能够在学习交流的过程中强化学生的社会责任感和精神力量。

综上所述，在新的历史时期STEM教育理念倡导学科知识的整合，培养学生的自主创新能力和思考、解决问题的能力。因此，在新课程改革的背景下需要教师结合小学科学教学的基本内容和基本要求，将数学、科技等学科知识和科学结合在一起，实现渗透性教学，更好地提升小学生的科学素养。