STEM教育与小学科学教育融合例谈

冒维华

摘 要：STEM教育是一种基于现实问题情境，以项目为平台所开展的跨学科综合素质教育理念。将STEM教育理念融合于科学课程教育，不仅能弥补分科式教育培养人才能力的缺陷，使对学生的能力培养更为全面、更为系统，而且还能紧扣学生现学知识，巩固新知，增强其探究兴趣，促进其进行深度学习，有较好的时效性，进而在不新增课程挤占学生时间的情况下达到教育增效减负的目的。

关键词：STEM教育;科学课程;项目;融合

在科技日新月异加速发展的现代社会，人才始终是一个国家保持可持续发展提高竞争力的核心要素之一。STEM教育是21世纪美国为保护其大国地位而提出的一种战略性教育概念。STEM教育重视科学、工程、技术与数学在现实生活中相互融合的应用，能有效弥补分科式教育的不足，旨在培养能够综合运用多学科知识解决实际问题的复合型创新人才。在响应“创新驱动，科技兴国”的号召下，我国各地中小学也正兴起STEM教育热。在这场声势浩大的教育变革中，对STEM教育的理解和实践，可以说是百花齐放、百家争鸣。其中“STEM教育是一种理念，还是一门课程”就颇有争议。我个人理解更倾向认为它是一种理念，是人们发现分科式教育培养的人才越来越不能适应现代社会发展需要而反思产生的一种新的学科融合的教育教学理念。

在STEM教育开展实践中，遇到了不少问题，其中之一便是“时间不够”。目前小学阶段现有课程已经很多，学生时间紧，不少地方将STEM教育作为一门新兴课程增设，无疑是挤占了学生的其他时间，增加了学生学业负担，因此不少学校为了应付教育行政管理或校外教学观摩团，一学期就搞那么一两次STEM教育课的展示，当然这样的STEM教育没有连续性、系统性，也就谈不上有多好的能力培养效果了。那么如何有效解決这个问题呢？将STEM教育理念融合于现有小学科学教育不失为一种合理有效解决问题的方案。

要将STEM教育理念很好地融合于小学科学课程教育，首先我们应弄清小学科学教育与STEM教育各自的宗旨，小学科学教育宗旨主要是面向全体学生，激发其对科学的兴趣，让其掌握一些基本的科学知识并形成以观察能力、探究能力为主的科学能力。而STEM教育是一种基于现实问题情境，以项目为平台所开展的跨学科综合素质教育，其宗旨是通过STEM教育活动使学生的科学能力、数学能力、技术能力、工程能力、协作能力、批判性思维能力、创新思维能力融合内化形成能创造性地解决真实问题的综合能力，对人的能力培养更为全面、更为系统化。对比两者宗旨，我认为要将STEM教育理念很好融合于小学科学课程教育，要做好以下几点：

一、依据科学教学内容，确定STEM教育活动主题

主题是开展STEM教育活动的基石和起点。必须来自生活、社会生产之中，具有现实意义。主题也是贯穿STEM教育活动的主线，所有STEM教育过程性活动的设计都是围绕它展开的。因此STEM教育要做到与科学教学内容无缝融合，主题的确定首先必须与科学课程教学内容有科学知识性关联，其次涉及的知识和问题不能超出学生认知水平和探究能力之外。比如：五年级下册第一单元“沉和浮”研究物体的沉与浮的相关知识与船的关联性较强，教学时我们可选择“船”作为这一学时段STEM教育活动的主题，并安排学生在相应单元开始教学前几天，从船的起源、种类、发展等方面去搜集船主题的相关资料、并进行整理，从而让学生对主题有一个全面系统的了解。

二、在科学课程单元序言引入中创设STEM真实情境

现实生活、社会生产中的STEM问题具有复杂性，干扰信息多且涉及知识复杂、技术门类广的特征，属于不良结构问题，问题解决者要排除不必要信息，找到问题核心，进而确立解决问题的方案。而学科课程问题设置则比较简单且模型化，问题核心清晰，属于良结构问题，问题的解决有一套机械的方法和步骤，没有挑战性，培养的人才缺乏综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。因此我们在确定STEM教育活动主题后，应围绕主题紧扣科学课程教学内容创设真实问题情境。比如：在“沉和浮”单元新授序言引入时我们可以为学生提供这样一个真实情境：XX航运公司由于业务增长向XX造船厂订购了一艘海运货轮。请你们作为造船厂某部门工程师按客户订单要求完成设计工作。

三、根据科学课程教学内容和真实情境的具体任务界定STEM项目

一个STEM主题可衍生出许多子项目，比如与“船”相关联的子项目有：材料的耐腐蚀研究、强度的研究、动力选择、速度快慢与形状的研究、装载量的研究等，但对于学生而言在特定的学段并不适宜开展所有项目的研究，只能选择与对应学段学生的科学知识水平、数学知识水平、思维能力和所掌握技能等级相适应的内容作为该学段STEM教育的主要项目。因此在“沉和浮”单元序引授课时引导学生分小组研讨主题可开展的子项目有哪些，最终联系本单元知识核心界定哪个子项目适合在本单元学习时作为重点展开研究。很明显从船工作的水环境、使用的经济效能方面来界定的话，研究制作一个能浮于水面，运载量大且不易倾覆的船是紧扣学生即将学习的“沉与浮”单元内容的合适项目。

四、找准STEM项目在科学课程教学中的融合切入点

STEM教育强调的是多学科课程的融合，但切忌在STEM项目教育中为了凸显多学科融合，不按项目研究所需，不分主次，机械生硬地安排多学科课程活动，打乱基础性课程教学的开展，因此找准STEM项目在科学课程教学中的切入点，适时自然地融合，就显得尤其重要。

分析“沉和浮”单元教学内容和教学时序安排，第1、2、3课时分别研究同种材料构成的物体沉浮与自身重量和体积关系;不同材料构成的物体在水中沉浮与自身重量和体积关系;物体沉浮与排开水量关系。第4课时则是沉浮的应用，体现了科学与技术之间的关系。第5、6课时从力的角度解释物体沉浮的原因。第7、8课时从隐含的密度关系去解释物体沉浮的原因。到这儿我们不难发现第4课时沉浮的应用研究增加船装载量的方法以及如何保持稳定和平衡是STEM教育船主题子项目最好的融合切入点。

五、将STEM教育的工程设计和技术应用融合于科学课程教学中

在科学课程中经常用数学进行测量、实验数据的分析与处理、建立数学模型解释物理现象等研究活动，可以说数学与科学相辅相成，这两个学科课程自诞生之时便相互交融，融合于一体。因此科学课程中相较于STEM教育而言，最缺乏的是工程设计和技术应用的教育。

在“沉和浮”这一单元的第4课时，引导学生通过制造一艘橡皮泥小船，并利用它研究弄清怎样增加船的排水量，从而达到更大的装载量后，我们就可以在此基础上安排学生分组讨论，拟定一份简单的造船的工程计划书。具体地说，这个计划书应包括：工程项目名称、组内人员职责分配、明确造一艘什么用途的船、用什么材料、船的草图设计及论证、实施执行设计、测试和改进设计等内容。从而很自然地开展工程设计和技术应用的教育，加强了科学与工程和技术之间的联系，有效弥补了原有科学课程教育在这两个方面对学生能力培养的不足，同时也培养了学生的团队协作能力。

六、在科学课程实践总结活动中融合STEM项目中展示与评估的环节

批判性思维能帮助我们发现问题，而创造性思维能帮助我们解决问题。STEM作为综合性教育，其项目作品展示与评估活动环节不仅能增强学生批判性思维和创造性思维能力，而且能促进学生深度思考，激发其进一步探究学习的兴趣。在“沉与浮”单元制作船实践活动总结是让学生分组展示介绍制作的船，但我们如果在这一阶段活动中突出安排学生对设计和作品的优缺点分析与评估，就可以使学生的批判性思维和创造性思维能力得到提升，促进他们进行深度学习。

总之，STEM教育理念融合于科学课程教育，不仅能弥补分科式教育培养人才能力的残缺性，使对学生的能力培养更为全面、更为系统，而且还能紧扣学生现学知识，巩固新知，增强其探究兴趣，促进其进行深度学习，有较好的时效性，进而在不新增课程挤占学生时间的情况下达到教育增效减负的目的。

参考文献：

[1]于伟.“率性教育”：建构与探索[J].教育研究，2017（5）.

[2]陈铭.STEM教育理念下的科学活动教学策略探究[J].小学科学（教师版），2019（10）.

编辑 赵飞飞