STEM理论和小学科学教学实践相融合的途径探索

朱家礼

摘要：STEM理论和小学科学教学实践相融合的途径，可以基于小学科学教学理念与STEM理念有高度的重叠的特征来思考。小学科学课程教学可以以STEM理念为指导，开展科学探究学习;可以以项目式学习，引领科学课堂教学的拓展与延伸;还可以以解决问题为导向，推进STEN理论和教学实践相融合。

关键词：STEM理论 教学实践 融合

小学科学课程的综合性是由其教学内容决定的，它要完成物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等四个领域的科学知识的学习，培养学生获取知识的基本技能。

小学科学课程强调，通过指导学生的课内外探究学习来理解科学探究的具体方法，内化科学探究的基本程序和精神。

科学课程又是STEM课程的一个领域，课程的内容、方法高度重叠，所以按照科学课程标准的理念开展科学教育教学的实践活动，就是在进行STEM教育。

一、以STEM理念指导科学探究活动

“科学态度”和“科学探究”是小学科学课程的重要目标，需要执教者通过设计探究活动，实现学习“探究程序”和培养“科学态度”两方面的目标。在开展科学探究时，不仅需要围绕科学探究的8个基本要素进行教学，还需要引导学生在参与科学探究的过程中充分领悟到科学探究的本质，帮助学生逐渐形成科学的态度。STEM教育理论倡导以工程设计为核心，融合科学、技术、工程、数学多个学科，是对科学探究过程和工程设计工程的完美融合。可以说，STEM理念下的科学探究，就是让学生参与设计探究过程。

课题：小学科学课程教材（教科版）六年级上册《电磁铁（一）》

创设情境，提出问题。比较自制的电磁铁和电磁起重机，说说有什么发现。聚焦：影响电磁铁磁力的大小，可能与哪些因素有关？

大胆猜想，充分假设。谈话：请同学们依据观察的线索，判断一下，影响电磁铁磁力大小的因素有哪些呢？说出这样判断的理由。

设计实验，验证假设。引导学生分析各个问题之间的联系，确定这节课需要重点研究的问题。谈话：为了使研究更科学，在研究之前，我们首先要制订研究“铁芯上缠绕的线圈圈数与电磁铁磁力大小有什么关系”的计划。老师希望大家把自己的实验装置画下来，然后，我们再来进行展示和研讨。

实施实验，收集数据。学生按照研讨后的方案进行电磁铁装置的制作，并进行实验观察，记录观察数据。

交流数据，得出结论。引导学生分析实验记录数据。①在小组记录的数据中有什么发现？②从全班各个小组收集到的数据中你有什么发现？在学生的充分交流中得出结论：电磁铁的磁力大小与铁芯上缠绕的线圈圈数有关。线圈圈数越多，电磁铁的磁力越大;线圈圈数越少，电磁铁的磁力越小。

二、开展项目式学习，引领科学课堂教学的拓展与延伸。

小学科学课程教材（教科版）以主题模块的形式编排，每个模块的最后一课，大都安排的是主题的总结与拓展，如五年级下册“时间的测量”主题是“制作一个一分钟的计时器”;“热”主题是“设计制作一个保温杯”等。在一些主题模块内，也有学习内容，嵌入动手制作的活动内容，作为课堂教学活动的延续与拓展，如六年级上册“制作小杆秤”;四年级下册“给蜗牛安个家”;五年级下册“做一个钟摆”等。这些拓展活动都是以项目的形式出现的。

項目学习就是由教师提供一些关键素材或创设一个情境，学生以小组合作方式在该情境中解决一个或几个项目任务的学习方式，其最显著的特点就是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”。学生在解决问题的过程中会通过自身努力获得课堂核心知识、锻炼思维能力、提升自身素养，从而大大提高科学课堂教学效果。

课例：六年级上册“做框架”。

展示框架建筑，创设一个问题情境，揭示框架概念。

框架建筑中大量的使用了三角形、四边形框架，分析这两种框架在受到力的作用下会出现什么样的变化。

提供材料，尝试制作，发现三角形框架最稳固。提出：若想让框架稳固，可以将四边形框架改为三角形框架。

以上环节的教学目标是在教师的引导下，让学生明确设计与制作的原理。

提出任务：我们也来做一个稳固的框架。

提供材料（木棒、棉线）。

小组讨论后，设计一个多面体框架（突出设计图）。

组织交流（小组之间互相参观、介绍、至少提出一个问题），并进行反馈。

按照设计，实施制作。

测试沉重，寻找问题，再改进。

再测试，然后评价（可以采用经验介绍的方式进行）。

以项目式学习为主导的科学课堂上，学生参与度广，主体作用得到了充分的发挥。科学知识、设计与动手能力都得到了很好的锻炼。

三、以解决问题为导向，实施STEM实践

《义务教育小学科学课程标准》提出了把了解“科学技术与社会发展的联系”作为目标实现的一个方面。因此，在生活、学习和社会中发现科学问题，并尝试解决问题即是科学教育教学的一项重要的内容了。

STEM案例：“体育公园的规划”。课程设计者王媛媛老师让五年级学生像设计师和工程师一样从场馆、景观、道路等的设置及社区居民的健康生活需求等方面，虚拟规划了自己心中的体育公园。

为了设计心目中的体育公园，学生在老师的带领下，实地参观当地的部分公园，了解公园的结构、功能;调研居民的需求愿望;查阅可能需要的设施;绘制“理想”的体育公园建设图纸;搭建心目中的“体育公园”模型。

体育公园的规划中融入了多学科知识，在活动过程中以科学先行，逐步融入技术、工程、艺术、数学、语文等知识和技能，培养学生对生活的关注意识，提升学生的观察、思维、设计、动手、语言表达、合作等能力。

参考文献：

中华人民共和国教育部.义务教育小学科溶剂要程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2017.