核心素养下初中科学教学融入STEM理念的思考

刘 云

（浙江省杭州市淳安县汾口镇初级中学，浙江 淳安 311719）

核心素养是在现代教育理念基础上衍生而来的，它的出现扩张了受教育者能力培育的内涵和范畴，在终身发展视域下，对教育教学模式进行重新审视和衡量，以学生为主体，倡导自主发展、实践创新，时代性、科学性的特征异常明显。这种打破学科壁垒，重视综合能力的培养目标与STEM理念不谋而合，因此，在以核心素养为宗旨的现代教育中，探究STEM教学融合机制是十分有必要的。

一、STEM教育理念的特征

STEM理念最早起源于20世纪80年代，由美国国家科学委员会提出，囊括了科学、技术、工程与数学四大学科领域知识，主张以实践为基点打破学科壁垒，让学生在富有趣味性的实际问题中，通过团队协作、创新思维来获取解决问题的能力，其内涵与特征可以简要归结为以下几个方面。

1.跨学科整合

内在逻辑是学科教学中关注的要点问题，该模式下知识体系呈现较为完整，按照由浅入深的顺序安排，与认知规律保持一致，更有助于完整知识架构的搭建，与我国长久以来秉持的知识本位理念较为契合，也因此一度成为主导教育模式。但伴随经济文化格局的转变，素质教育登上历史舞台，以核心素养为目标的现代化教育变革到来，单一、刻板的知识本位论适应性下降，促进学生终身发展开始成为各阶段教育的重点目标。而STEM理念中，打破了科学与其他学科的界限，鼓励学生调动一切已有知识去解决问题，在任务场景中学生必须跨学科对知识进行整合，借助技术、数学等思维深入探究，从而获得答案。

2.情景与合作

实践与理论相脱离是旧有初中教学模式中较为普遍的弊病问题，学生在课堂中学到有关汽液化、机械等的相关知识，实际生活中却不会建立有机联系，无法解释相关现象，解决相关问题，这其中固然有科学知识抽象性的制约，但同时也与教学引导不足有很大关系。在STEM教育理念中，倡导设置真实化的问题情境，将知识还原成生活场景，在反复辨识中让学生经验积累，发掘事物内在本质，从而获得灵活设计方案、处置问题的能力，促成理论知识的迁移[1]。同时由于生活化情境没有明确的知识界限，学生必须通过自主合作、搜集来完成原始信息的累积，为问题解决提供支撑，因此，过程中还能感受到知识共享、团队帮扶的意义，获得社会性方面的成长。

3.趣味与体验

STEM教育中所有驱动性任务都是通过科学设计组织而成的，教师需要以教学目标为基准，充分考虑学生兴趣与最近发展区，以此设置真实化的、富有趣味性的引导问题，让学生在自主学习中，找到解决方案。在初中科学课程中，这些任务可能涉及疾病控制、宇宙探索、自然现象等各种要素，是学生最感兴趣的话题，能够满足初中阶段学生旺盛的好奇心与探索欲。同时主动探究的模式也能激发学生热情，改变传统枯燥、单向的知识灌输方式，给学生留出充足的探究、思考以及表达交流的空间，教师在整个过程中只起到引导启发的作用，因此趣味性和体验性十分明显，使学生获取新知的同时，还能在满满的成就感之中筑牢学生主动发展，勇于创新的精神。

二、在初中科学教学中融入STEM理念的策略途径

1.深入分析各教学要素

STEM教学理念涉及不同学科领域知识，内容繁多，与初中科学课堂融合时，应当事先做好深入分析，理清各要素之间的关系及作用机制。首先，要明确教学目标，以三维目标理论为基础，对主题进行确认和描述，初中科学教学中，不仅要关注基本知识技能的传授，还应注重核心素养的融入。要以STEM理念为指导革新过程与方法目标，对学生利用工具搜寻信息、设计方案、检验原理的能力提出要求，为实际教学环节指明方向。其次，还应分析学习者特征，教师要充分把握学生原有知识架构，明确不同个体现有学科能力，设计符合学生认知规律和最近发展区的任务场景，避免过难任务挫败学生自信，同时防止简单任务打击学生探索热情。比如初中阶段学生已经具备小数点计算、折线图、条形图等的绘制能力，在学习《能源及利用》一课时，完全可以以区域城市为背景，设置能源需求变化、年度能源消耗统计等任务，让学生在主动探究中，获知资源消耗现状，树立节能减排的环保意识。同时考虑到初中阶段学生身心发展特征，倾向于认知感兴趣的事物，应以STEM理念为指导，从导入环节入手激发学生兴趣。比如在《氧化与燃烧》一课中，就可以展示篝火晚会的图片，让学生就篝火搭建方式进行交流猜测，充分激发学生的好奇心，从而全身心投入到科学课堂中来。最后，还应当做好学习内容的分析，可通过绘制跨学科知识地图，明确各单元知识之间的关联，为课程设计提供基础支撑，扩大教学知识的覆盖面。

2.创设具体的任务情境

具体化、生活化的任务是STEM教学理念实施的重要依托，可用于初中科学教学的情境非常多，教师在选择时应当立足课程主题，选择具备时代特征的、学生感兴趣的任务设定。以STEM理念为指导，首先，可以从工程化角度考量，产品设计、制造是工程化最突出的特征之一，在教学设计中，该类型任务的布置主要是为了锻炼学生的实践动手能力，让学生主动开拓思维，实现迁移应用。比如在《低碳生活》一课中，完全可以布置“废物改造”的任务，引导学生对生活物品生产、制造、使用过程中的碳排放情况进行深入了解，并思考如何通过循环利用、废物改造降低碳排量，同时鼓励学生以班级、小组为单位对改造作品进行展示和讲解，激发其动手创造、实践探索的热情。其次，还可以从技术化角度出发，向学生抛出具体的技术性问题，让学生通过主动探究发掘其中原理和本质，总结出解决相关生活问题的经验[2]。

3.提供多样工具与资源

STEM理念改变了单向灌输的传统教学模式，鼓励学生主动探究，这固然能够激发学生积极性，推动学生主动思考，但同时也出现了新的挑战，那就是知识积累不足的问题。跨学科的任务场景要求学生必须具备较为全面的知识体系，并能够根据情境内容自由调动信息储备，这对于初中阶段学生来说显然是不现实的，因此，教学中还应关注到这一问题症结，有意识地为学生提供实用、便捷的辅助工具，筑牢信息资源基础。初中科学学习环境的设计中，主要考虑实验设备、器材的供应，同时辅以信息化工具，方便学生随时查阅相关资料。当前伴随科技手段的进步，新型信息化工具不断涌现，教师可以在教材内容基础上，引入概念图、SPSS、三维建模工具等，用直观化的呈现方式为学生主动探究提供支撑。同时教师也要主动扩张教学资源含量，以融入的方式扩展学生视野，提升其核心素养[3]。

4.给予必要引导和启发

STEM理念充分借鉴了建构主义理论要点，个体学习的经历实际上就是图式建构和内化的经历，在此过程中，学生原有知识框架有限，仅通过探究思考来发掘新知是非常困难的，还可能由于思考偏差发生错误认知，因此，适时提供引导和帮助是非常必要的。实践操作时，教师要尤其关注以下几点，一是要做好差异化分析，学生是独立的个体，认知风格、思维方式等都存在较大差异，在独立探索中所遇到的困难也不尽相同，因此，要通过观察、交流等方式及时收集反馈，为学生梳理问题症结，启发灵感，帮助学生打开思维，规范逻辑。二是要控制好关键点，丰富的资源信息为学生提供了更多的思考方向，但同时也容易使之偏离主题，因此，课堂中要注意把控关键点，适时推动课程发展，保证课程进度。三是要采用多元化的引导手段，STEM理念中对教师角色的定位实际上与教学支架的内涵不谋而合，它能够在学生难以独立完成任务时，适时给予推动力，有效提升其对隐性知识的体悟。支架的形式十分多样，除情境创设外，还可以通过演示实验、问题提出等方式完成启发，引导学生思考，根据侧重点不同，还可分为策略型支架、程序性支架等[4]，教师在初中科学教学中可灵活搭配使用。

5.革新课堂评价的方式

成绩评定在教学环节中有着举足轻重的位置，可以使学生客观地认知自身学习成果，获得成就感和自我认同，同时及时发现不足，改进和优化学习思维方式。传统教学模式中，科学学科多以纸笔测试为主，片面关注学生机械记忆成果，核心素养难以被全面反馈出来，这与重视综合能力、关注趣味性、合作性的STEM理念显然是相悖的。因此，在新教学路径中，同样要关注到学业评价方式的革新，使用形成性评价方式，在知识测验基础上，加入量表、行为观察等方式，为阶段性教学及个体发展提供衡量依据，方便各主体及时改进不足，完善教学与学习模式。同时评价主体和指标也要适当多元化，将学生、同伴纳入评价主体范畴，对个体在科学学习中表现出来的态度、参与度等进行综合评价，促进核心素养的提升。

结语

初中科学涵盖了物理、化学、生物、地理等众多领域知识，具有综合性特征，能够使学生逻辑思维能力、实践运用能力得到充分锻炼，从而获得核心素养的提升。因此，要充分认识到科学学科的重要意义，有意识地引入STEM教学理念，通过真实情境的创设、学习支架的搭建降低学科认知难度，凸显学生主体地位，在平等、协作、活跃的课堂氛围中，推动STEM理念的融入。