基于STEM的小学科学生活化实验开发实践研究

姜艳虹

摘 要：本文在STEM 教育理念的指导下，制定了生活化实验的一般开发过程，并以教科版小学科学六年级上册《建高塔》一课为例，结合一般开发过程设计出融合 STEM 教育理念的小学科学生活化实验的具体案例。

关键词：STEM;生活化实验;开发

一、STEM教育与小学科学生活化实验教育概述分析

（一）STEM教育概述

针对 STEM 教育，目前学术界还未形成共识。华东师范大学赵中建教授认为STEM 教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）这四个英语单词首字母的缩写，将原本分散的四门学科集合成一个整体[1]。

（二）小学科学生活化实验教育概述

生活化实验就是基于学生的生活实际，从学生现有的生活经历、认识水平和能力出发，利用学生日常生活中熟悉的事物，通过一定的组织与设计用于探究科学规律的实验活动中。生活化实验主要具有以下特点[2]：（1）实验内容生活化;（2）实验情境生活化;（3）实验材料生活化;（4）探究方法生活化。

二、基于 STEM 的生活化实验一般开发过程

通过分析与研究，本文提出了如下图所示的开发过程，旨在让学生在获取知识的同时创新能力以及创造能力也得到提升。该过程如下所示。

（一）实验分析

在实验开发前期，我们需要针对整个实验进行全面系统分析，其中包括教材分析和学情分析。

（二）实验设计

它是在确立课题和详细分析的基础上主要针对教学流程的设计，是开发生活化实验的关键环节。教学基本环节的具体设计内容如下：

（1）创设生活情境

依据学生的年龄和生活经历等特点呈现利于学生理解并能激发探究兴趣的生活化情境，例如呈现生活中的某个现象或问题、做游戏、猜谜语、讲故事、看动画片等情境。

（2）提出情境问题

教师根据创设的情境顺势引出课题，让学生明白需要探究的解决问题，明确探究任务。

（3）设计建构

师生一起对情境问题的解决方案进行详细的分析，学生在教师的引导下进行实验材料的选择、实验步骤的设计、实验草图的绘制以及实验作品的检测。

（4）模型检验

学生分小组向全班呈现本组的实验成果，并按照一定标准进行检验，检测模型能否达到预设的标准或水平，判断其能否反映一定的科学原理，帮助学生对实验模型进行进一步的完善与优化。

（三）评价交流

为了提高学生科学探究的积极性，很有必要在合适的时机对学生的科学探究活动进行恰当的有效评价。可以由教师来评价，也可以由学生进行自我评价或学生相互评价。

三、基于STEM的小学科学生活化实验具体开发案例

根据本研究提出的基于STEM的小学科学生活化实验的开发过程，选取教育科学出版社出版的科学教材（以下简称“教科版《科学》教材”）中《建高塔》这一课内容进行的拓展实验开发。

（一）实验内容分析

《建高塔》是教科版小学科学六年级上册第二单元《形状与结构》中的第六课。本课是继对框架结构学习之后进一步对塔一类的物体进行探究，认识塔一类的物体稳定性的原因。本课将引导学生用生活中最常见的胡萝卜来搭建一座框架結构的塔，经历一个完整的科学探究过程，加深对前面框架结构的认识，为后面的对桥的结构探究打下基础。

（二）学情分析

虽然本节课是六年级的课程，但是本次授课对象为五年级的学生，他们已经知道三角形结构具有结实且不容易变形的特点。但是，像塔一类物体的稳定性原理的思考是缺乏的，学生对“上小下大”的物体稳定性是具有一定的认识的，但缺乏证据的支持。

（三）教学环节设计

环节一：创设生活化情景

【教师】通过视频的形式介绍世界上比较著名的几座高塔。

环节二：提出情景问题

【教师】假如你是一名建筑设计师，能否利用我们身边常见的一些材料，为我们的城市设计制作一座高塔模型呢？

环节三：设计建构高塔模型

【教师】其实作为一名设计师，需要在规定的时间内完成作品的设计和搭建，所以今天这节课我们需要在30分钟内完成胡萝卜塔的搭建。那么，在搭建之前我们应该做什么呢？

【学生】以小组为单位在设计图纸上绘制自己的设计草图

【准备】向每个小组分发以下材料：约120g胡萝卜、100根牙签、小刀、硬纸板。

【学生】根据“高塔模型”设计草图，小组合作在30分钟内完成搭建。

环节四：高塔模型的检验与优化

【学生】各小组领取材料，成员分工合作，根据设计方案制作胡萝卜高塔模型。

【教师】在搭建胡萝卜塔的过程中，如果觉得自己小组之前的设计存在问题，请分析设计中存在的问题，寻找改进方法，修改原有设计草图。

环节五：评价交流

【教师】完成的小组可以参与评选以下几个奖项：“最高高塔奖”“最佳创意奖”“最佳稳固奖”。以上奖项的评比要求之一是设计图纸与实际作品要保持一致，同时我们这节课是要建高塔，所以第二个要求是塔的高度至少要30cm。

四、总结反思

小学科学课程本身就有一门综合性的课程，需要针对学生身边的现象从物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域，综合呈现科学知识和科学方法。针对现阶段基于STEM的小学科学生活化实验教学而言，还需要我们教师不断的学习与努力。因此，作为一名小学科学教师，我们要将身边常见的生活现象引进实验当中，并在实践中寻求正确的教育方案，促使 STEM 教育与小学科学生活化实验高效进行。

参考文献：

[1]赵中建. STEM：美国教育战略的重中之重[J]. 上海教育，2012，11：16-19.

[2]武艳霞.基于 STEM 的小学科学生活化实验的开发[D].西华师范大学，2017.

（浙江省金华市宾虹小学）