核心素养下初中科学教学融入STEM理念的思考

李巍峰

摘要：新课程改革强调培养学生学科核心素养，促进课程整合。而STEM教育理念是将科学、技术、工程和数学这四门学科有机融合进行的一次综合性跨学科教育，既可以有效实现课程综合化，还可以培养综合思维能力，提高科学探究、科学思维、科学精神等素养。为此，本文以核心素养培养为目标，以STEM教育理念为指导，针对初中科学教育教学模式进行了探究分析，解读了其融入的意义、分析了融入的原则，最后探究了有效融入的实施策略。

关键词：核心素养;初中科学;STEM教育;思考

中图分类号：G633.98  文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）12-011

初中科學是一门包括物理、化学、生物、地理的综合性学科。因此，在初中科学教学中，要想让学生学好科学，要重视学生综合思维能力的培养，渗透STEM教育理念，在跨学科整合的过程中，通过资源拓展，开阔学习视野，激活思维活力，让学生敢想、敢做，培养创新素养。为此，本文就以核心素养下初中科学教学融入STEM教育理念的意义、原则和有效实施策略进行了全面探究，旨在通过创新教学模式、优化教学内容、拓展教学活动、丰富教学方式等，渗透STEM理念，培养创新素养。

一、核心素养下初中科学教学融入STEM理念的意义

1.有利于加深对科学知识的理解

在传统的初中科学教学中，针对知识点的讲解都是以理解此章节内容、此节知识核心要点为目标，而忽视了知识的拓展，导致学生在做综合题的时候，出现思维混乱，无从下手的局面。而核心素养下的初中科学教学融入STEM教育理念，是对课本上的知识内容进行的重新组合，各个知识点之间有着潜在的关联性，不仅可以促使其灵活运用所学知识解决科学问题，还可以加深对科学知识的理解和掌握。

2.有利于培养学生的高阶思维能力

STEM教育理念具有多样性、实践性、综合性的特征，是引导学习者把解题过程转变为探究过程的必然结果。它在初中科学教学中的融合，是基于调动学生自主学习兴趣，促进思维发展为目标进行的教学优化，在设计科学项目和开展科学活动的时候，需要学生综合运用所学知识进行问题分析，不仅可以将初中科学各个章节知识内容有效串联起来，促进深度学习，还可以培养学生的学科综合素养，提高高阶思维能力。

二、核心素养下初中科学教学融入STEM理念的原则

1.注重教学实践的原则

STEM教育理念最大的特点就是实践性，其核心目标是让学生能够运用所学知识解决生活实际问题。将STEM教育理念与初中科学进行有机融合，打造高效课堂，提高思维能力，教师要遵从实践性的原则，以调动学生主动参与、动手操作、实践体验为基准，通过项目工程的优化，让学生参与其中，在实践的同时，认识其项目本质，提高其对科学知识的认识和掌握。这样既可以丰富学生的想象能力，提高应用实践能力，又可以使其充分调动运用所学知识进行实践活动，培养科学探究精神。

2.落实课程融合的原则

核心素养下初中科学融合STEM教育理念不是简单的四门课程相加，或者按照一定的秩序排放，而是将四门学科有机整合在一起，让学生根据实际问题，运用四门学科中所涉及的知识、技能和理念，通过实践操作、思考分析等，对问题进行解决，从而达到提高科学综合素养的目标。也就是说，在教学的时候，教师要遵从课程融合的原则，在多维整合的过程中，培养创新素养，给予学生新的思路和方法，提高分析问题、解决问题能力。

三、核心素养下初中科学教学融入STEM理念的策略

1.创新教学模式，设计学习项目，促进科学学习

在传统教学中，科学教学不论是理论讲解，还是实验探究，都是基于教师为主体展开的教与学，学生处于被动学习的局面。而STEM教育是一种基于项目学习、探究学习的一种学习方式，在初中科学教学中，融入STEM教育理念，可以有效提高学生的问题解决能力。故此，为渗透STEM教育理念，在教学的时候，教师要做到放手，让学生做学习的主人，通过设计学习项目，促进科学探究。例如，在教学《植物与土壤》科学内容时，本课主要讲解了植物细胞的吸水与失水的反应，旨在让学生能够利用根吸水、失水的原理解释生产生活中的相关现象，在第1小节中，涉及了生物与化学知识，阐述了土壤中各种元素对植物生长的影响。为此，在此次教学的时候，可以设计学习项目，将学生分为学习小组以“植物与土壤”为主题，引导其掌握科学地分析方法，了解建构植物与土壤关系的科学知识，使其利用小刀、显微镜、烧杯、量筒等教具，剖析植物生长与土壤的关系，从而结合实验结果，分析推理植物与土壤的关系，最后通过计算相应的容积、高度、刻度、浓度等实验变量，认识植物与土壤的关系，在此过程中，提高对学习项目的认识，教师可以围绕项目设计问题链条，让学生对项目进行讨论：

①植物吸水和失水的条件是什么？

②植物吸收水分的关键部位是哪里？

③可否用植物的吸水、失水原理解释生活、生产中的现象？

让学生做学习的主人，综合运用所学知识解释植物与土壤之间的关系，对植物吸水和失水的原理进行探索，最后以组为单位将科学项目的学习成果进行展示，让不同小组进行互相点评，分享实验观察和项目学习过程中的思路和成果，在传统教学模式的基础上，做到以人为本，促进科学学习，培养科学综合素养。

2.优化教学内容，开阔学习视野，培养科学思维

教学的内容是否科学合理、探究方向是否有效精准，对提高学生学习能力有着重要的影响。为此，在初中科学教学中，为培养学生科学思维素养，渗透STEM教育理念，教师要将这四门学科有机融合在一体，鼓励学生动手实践，在设计具体问题情境、具体项目的过程中，开阔学生视野，使其能够灵活运用所学知识解决实际问题。例如，在教学《水的浮力》科学内容时，重点是让学生能够确认水及其他液体对进入其内的物体都会产生浮力的作用，确认空气也有浮力，通过实验教学，探究浮力大小跟哪些因素有关，使其概括出阿基米德原理。为此，在教学的时候，可以利用信息技术手段，为学生引入生活中一艘万吨大船停泊在港口，一个青年漂浮在海上看报，两者都没有沉入水中的场景，引导其思考这是什么原因？从生活实际入手，引出科学知识——浮力，随后为学生提供空塑料瓶和水，让学生将塑料瓶放在一个装满水的脸盆中，让学生动手实验操作，引导其观察塑料瓶的状态，然后再让学生交流探讨，分析一下塑料瓶受到了几个力？施力物体是谁？两个力方向怎样？大小又是怎样的？让学生根据实验和操作，思考、计算这一系列问题，最后让学生小组运用所学知识，以测量浮力的大小这一工程项目进行设计，让学生自主设计实验步骤，根据数据计算和动手实践操作，分析浮力大小和什么有关这一科学知识，进行结论归纳。通过多学科知识的整合，在关联生活、整合数学、科学、技术等知识的同时，培养科学思维，让学生从多角度、多层次进行学习探索，从而渗透STEM教育理念，培养学生科学综合素养。

3.拓展教学活动，注重教学实践，掌握科学技术

实践性、体验性是STEM教育的重要特性，强调在教学中，不仅要让学生动手，还要使其亲身参与到学习过程中去，参与到生活实践中，达到学以致用的目的。因此，在初中科学教学中，为培养学生技术素养，渗透STEM理念，教师要注重教学实践，立足动静结合，在亲身实践中吸引学生探索兴趣，提高自主学习能力。例如，在教學《地球仪和地图》科学内容时，旨在让学生能够更好地了解经线和纬线的形状，经度和纬度的变化规律，半球的划分和地球五带的划分。在学习的时候，为更好地激发地理学习兴趣，调动自主学习能力，可以以“简易制作地球仪”为项目主题，让学生小组通过动手实践对这一工程项目进行设计探索，使其弄清楚经纬线、经纬度、半球的划分等科学内容，发展学生的空间想象力和空间思维能力。在此过程中，为提高实践能力和科学技术能力，教师要让学生灵活运用所学知识，可以以项目所涉及的技术和知识进行探讨交流，鼓励其运用数字知识就角度的确定、经纬线、经纬度的划分等进行计算，通过动手实践，如“将一根粗铁丝折一下，使铁丝倾斜并与水平面成66.5°，把铁丝另一端做成一个圆环，作为地球仪的底座”等技术进行实践操作，运用科学知识“根据经度和纬度的变化规律，在所画的线上标出具体的经度（标在赤道和经线相交的位置）和纬度（标在纬线和0°经线相交的位置）”通过综合所学知识的灵活运用，以此次项目动手实践进行探索分析，培养学生科学素养、技术素养和工程设计能力，在教学活动拓展的过程中，做到理实结合，渗透STEM教育理念，提高初中生科学综合素养。

4.丰富教学方式，创设真实情境，实现科学探究

传统科学教学都是以教师讲学生听为主，而忽视了学生学习能力的培养，新课程理念要求培养学生核心素养，增强自主学习能力。故此，在初中科学教学中，为渗透STEM理念，教师要丰富教学方式，凸显STEM教育的情境性，通过真实情境的创设，促使其联系所学知识进行问题分析，培养科学探究素养，使其获得社会性的成长。例如，在教学《物质的变化》科学内容时，主要是让学生能够从身边的事例中发现物质的变化，用实验探究的方法通过比较宏观变化和微观变化，培养化学科学素养。故此，在教学的时候，可以利用信息技术展示篝火上烧烤食物、下雨、植物进行光合作用等，让学生讨论在日常生活中还有哪些物质在发生变化？从而活跃课堂氛围导出此次所学内容，在真实情境引导谈话交流中，导出此次探究的主题“探究物质变化的方法”，让学生思考，如何判断是否生成新物质呢？让学生回顾物理性质和化学性质主要内容，然后过渡到比较新旧物质的形式进行判断，为其准备硝酸铅溶液、锥形瓶、碘化钾溶液等教具，让学生小组根据实验教具，自主设计实验探究内容和探究步骤，通过取适量的硝酸铅溶液放到锥形瓶中，再向锥形瓶中加入适量的碘化钾溶液的科学验证方法，让学生通过动手实践操作，观察其反应前后的现象进行实验记录，随后再出示发黄的落叶与绿叶做对照实验，以及钢铁厂的高炉等，让学生思考叶子为什么会发黄？铁在高温下发生了什么变化？运用化学知识进行问题探究，从而使其学会运用数学学习中的分析、证据推理等综合以上几种变化进行归纳总结，运用表格记录的方法，对此工程项目的实践过程进行总结，以物质变化的证据展开探索。通过丰富教学方式，在情境设计，实验探究中，引导其对某一具体问题进行综合探究，让学生做学习的主人，培养科学探究素养，渗透STEM教育理念。

综上所述，核心素养下初中科学教学融入STEM理念，对培养学生综合思维能力，提高综合素质具有重要的意义。故此，在教学的时候，教师要重视STEM教育理念的渗透，通过创新教学模式、优化教学内容、拓展教学活动、丰富教学方式等，激发自主学习兴趣，培养科学综合素养，从而提高初中科学教学质量。

参考文献：

[1]张雪.核心素养下初中科学融入STEM教学的探究[J].中华少年，2019（35）：179+182.

[2]龚亚丽.核心素养下初中科学教学融入STEM理念的思考[J].试题与研究，2020（27）：42-43.

[3]倪世民.核心素养下初中科学教学融入STEM理念的思考[J].中学课程辅导（教师教育），2019（22）：77-79.

（作者单位：杭州市江干区采荷中学，浙江 杭州 310016）