科学课教学融合STEM教育的思考

郭意曼

STEM 教育起源于美国，是将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）这些科目结合起来的综合性与交叉性教育。近年来，我国兴起了 STEM教育的热潮，得到了越来越多人的关注和支持。2017年，教育部颁布了《小学科学课程标准》，明确指出：STEM教育旨在通过科学、技术、工程和数学四门学科的有机融合来培养学生的创新意识和创新力。由此可见，我国基础教育对STEM教育的关注和重视。

那么，怎么在科学课教学中融合STEM教育呢？本文以小学科学教学为例，探讨这种新型的教学方式，旨在为高效课堂教学的构建提供参考，从而有效促进学生的全面发展。

一、STEM教育中的“技术”在科学课堂上的应用

愛因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”STEM教育中的技术融声音、图片、色彩、音乐以及视频等因素于一体，能有效吸引小学生的目光，并引导他们从多感官出发，进行学习，从而激发他们学习的兴趣，提高他们学习的效率。因此，在小学科学课教学中，老师可以在导课环节应用信息技术，以吸引小学生的注意力，调动他们探究的好奇心，促使他们积极、主动地参与课堂学习。例如，在教学教科版的小学科学四年级上册《听听声音》时，老师就可以借助信息技术向学生呈现声音，引导学生倾听，然后分别说出声音。这样的方式，能激发学生参与的兴趣，集中他们的注意力，从而为高效课堂的构建奠定基础。

小学科学课涉及很多比较抽象且无法直接观察到的知识。这些知识如果仅凭老师的语言讲解，无法让学生很好地理解并掌握。针对这种情况，老师就可以借助信息技术，在网络上搜寻一些有针对性的视频资源，在课堂教学时播放给学生观看，引导学生认真观察并分析。这样能降低学生理解、掌握的难度，从而提高课堂教学的有效性。例如，在教学教科版的小学科学三年级下册《油菜花开了》的内容时，单凭老师语言的讲解，无法让学生理解并掌握。而借助信息技术，在网络上搜寻相关的视频资料，然后播放给学生观看，就能帮助学生直观地了解相应的内容，帮助他们发现事物的本质及发展规律，从而促进他们的认知由感性升华到理性，实现质的飞跃，进而提高他们的科学素养，为他们未来的发展奠定基础。

老师也可以组织学生借助信息技术开展网络学习，引导他们把感知、理解、情感以及运用融为一体，在轻松、愉快的学习氛围中，培养科学兴趣，并进行思维的训练。例如，教学教科版的小学科学三年级下册《太阳、月球和地球》时，老师就可以组织学生，利用互联网搜集有关的资料，然后引导学生将收集到的信息资料进行深入的加工和整合，提取最有价值的部分为己所用。这样的拓展训练，能有效地开阔学生的视野，丰富他们的科学知识储备，促进他们的全面发展。

在传统的科学课教学中，师生之间的交互一般仅限于课堂的四十分钟时间，不利于和谐师生关系的构建，也不利于学生科学素养的培育。而利用信息技术构建交互平台，将师生交互由传统的课堂时段延伸到校园以外，从而有效促进学生科学素养的提高，为他们未来的发展奠定坚实的基础。例如，在学习完教科版的小学科学三年级下册《蚕的一生》后，老师就可以组织学生利用班级的微信群，分享自己养蚕的经验，交流遇到的问题，展示蚕生活、生长的过程。

二、STEM教育中的“工程”在科学课堂上的应用

在科学课中，学生要能够根据课堂要求，设计、制作、测试和评价自己的工具和实验作品。这体现了工程的元素。

老师通常利用暗含技术设计的任务情境来引起学生对技术产品的设计或改进需求。在产品设计中，学生将根据各种限制（如，制作时间的长短、材料获得的容易程度、产品的利弊等）提出不同的设计建议，并将建议转化为设计方案。设计完成后，老师通常会组织交流和评价活动，就设计中出现的问题提出修改建议。

在产品制作过程中，学生可以把初步完成的产品放在一定的工作环境中，观察这件产品是否达到了预先的功能要求。当产品通过功能检测后，学生根据其他的限制条件，如外观、性能、精确度等，进一步加以调整、修改和完善。由于材料和时间的限制，有些产品需要在课余才能完成。因此，老师应该通过某些评价（如，授予学分、奖章）或评比手段，让学生能及时有效地完成产品的制作。

对学生设计的技术产品进行评价时，首先要判断产品是不是具有既定功能。比如，小开关放入电路中是不是能控制电路的通断？小赛车是不是能行驶？保温杯是不是能减缓温度的变化？等。其次，关注产品的结构、限制条件。最后，考虑美观度、性价比等。即使有的产品暂时不具有既定功能，但也不能表明它们在技术设计上是失败的。因此，老师除了在产品效能上做出客观的评价以外，还应该引导学生查找原因，提出改进建议。对于任何产品及其设计、制作过程，老师都必须给予鼓励性的评价，以激发学生的设计热情。

让学生经历了制作、探索、再制作、测试、评估等完整的过程，这就让STEM教育中的工程在科学课堂上进行了应用，培养了学生发现问题和解决问题的能力、动手操作能力、分析数据的能力、逻辑推理的能力，促进了学生核心素养的发展。

三、STEM教育中的“数学”在科学课堂上的应用

在科学课堂上，学生发现、表达、解释、解决在多种情境下的问题，就需要运用数学能力。比如，在科学课堂上设计、制作、测试和评价自己的工具和实验作品的过程中，就蕴含了数学知识。在这个过程中，需要去发现问题、解决问题，并能分析实验数据，通过推理判断来得出实验结论。比如，在“一袋空气的质量是多少”实验中，我们要知道这个实验需要哪些实验材料、怎么测量空气的质量、怎么记录数据、怎么分析数据，最后得出结论。这就是STEM教育中的数学在科学课堂上的应用。

把STEM所包含的科学、技术、工程、数学充分融合到科学教育中，能充分发挥学生主观能动性，同时能够培养学生的发散思维，养成良好的学习习惯，最终提高自身的综合素质。STEM 教育理念和小学科学教学的融合，将促进小学教育的持续发展。