基于STEM教育理念，小学科学与信息技术的融合实践

庄珊雅

摘  要： 基于STEM教育理念，小学科学与信息技术的融合实践，本文主要体现在小学科学技术工程课程与信息技术手段的融合实践，以及拓展性科学课程与信息技术课程的融合实践两方面。通过两者的融合实践，促使学生在科学、技术、工程、数学之间进行交互式碰撞，实现深层次的学习、理解性学习，从而使学生具备较强的信息意识与创新意识，提高科学素养、技术素养、工程素养、数学素养、信息素养的同时，更好地培养学生的创新精神与实践能力，为适应社会需求，为新时代人才发展奠定了基础。

关键词： STEM理念;科学课程;信息技术;融合实践

基于STEM教育理念，小学科学与信息技术的融合实践，是学生利用信息技术，将科学和工程问题有效地结合在一起。在有针对地选择和有效的引导下，通过信息技术手段，辅助做好小学科学探究课程的开展，也让学生把学习到的零碎科学知识与机械过程转变成一个探究世界不同侧面的过程，有意识地引导学生尝试机械制作与智能化的构建，让学生在科学、技术、工程、数学之间进行交互式碰撞，实现深层次学习、理解性学习。从而使学生具备较强的信息意识与创新意识，提高科学素养、技术素养、工程素养、数学素养、信息素养的同时，更好地培养学生的创新精神与实践能力。

一、基于STEM教育理念，小学科学技术工程课程与信息技术手段的融合实践，促进学生实践能力的提升

《小学科学课程标准》修订后，新增技术与工程领域的课程内容，其课程理念与STEM理念密切相關，其内容是让学生充分尝试用科学知识解决生活中的问题，综合运用物质科学、生命科学、地球和宇宙科学领域的知识，根据工程与技术领域的思维，制作出相关作品，促进实践能力的发展，有效提高学生科学素养。

但由于技术与工程领域的课程，存在课程周期长，材料不易收集，制作结果无法及时反馈，教师教学难以下手等问题。因此，可以根据STEM课程理念，以STEM课程中项目式学习模式为依托，明确教学流程，完善课程设计。

如“制作我的小乐器”这节课，让学生利用玻璃瓶、筷子、吸管、橡皮筋、木板等材料，制作出能发出高低不同声音的乐器，这类课程可以借鉴STEM课程中的项目式学习。

（一）确定制作项目：做一个乐器。

（二）提出核心问题：如何让乐器发出高低不同的声音。

（三）结合已学知识：声音的产生，声音高低与振动频率有关，由振动物体的长短、松紧、粗细所决定。

（四）确定制作材料：选择①橡皮筋、木板，②吸管、剪刀、透明胶带，③琉璃瓶、水。

（五）设计制作草图：

（六）制作初期作品：可以发出高低不同的声音。

（七）展示初期作品。

（八）改进、调试作品：让乐器发出do、rei、mi、fa、so五个音。

（九）成品展示与评价。

综上教学设计，完成一个乐器作品至少需要两个课时的时间，为了让教学效果最大化，在设计、制作、反馈环节，我们可以将信息技术手段充分应用，通过多媒体手段，例如：图片投影、直播等手段，进行制作草图展示、制作视频展示、现场操作演示。让各小组的阶段性成果进行全班汇报，使小组之间能够根据实际操作，实图，有针对性地对比、反馈、评价，让师生、生生之间的评价有理有据，促进学生反思与改进自己的作品。

在改进环节，师生还可以通过收集不同发音玻璃瓶水面高度数据，并整理，借助软件生成折线图，分析音高变化与水面高度关系，将原本抽象的音高变化现象，数据图形化，让学生发现规律，并尝试根据规律，再次改进作品，使学生的思维水平得到质的飞跃。

在课后，教师还可以利用人人通等平台，让学生自主提交成品，并将优秀作品发布到班级，供学生进一步学习。根据学生作品，给予学生及时、针对性地评价，针对学生课后提出的问题，教师也能及时反馈，并鼓励学生进一步探索与实践，让每个学生都可以获得成功的体验，保护了学生的好奇心和求知欲。

基于STEM教育理念，小学科学技术工程领域内容与信息技术有机融合，既解决了课程时间、空间上的局限性，也能及时将结果反馈，促使学生反思改进，提高综合应用能力。纵观科学学科技术与工程领域的课程内容，均可以根据STEM理念，将技术工程领域课程内容进行有机拆分，从项目任务到项目问题，再到制作方案，尝试制作，最后改进完善，使学生能像工程师那样围绕项目，综合运用知识，解决并制作相关产品，促进学生实践能力、合作学习能力的提升。

二、基于STEM教育理念下，拓展性科学课程与信息技术课程融合实践，促进学生创新思维能力的提升

在新兴的科技创新领域内容中，创客教育、3D、人工智能作为最热点的几大话题，体现了新时代社会对人才培养的要求，有效利用信息技术探索STEM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯，提高学生科学素质，成为教育发展的新趋势。因此将拓展性科学课程与信息技术课程进行融合实践，并渗透STEM教育理念，从而促进学生工程思维，创新能力的培养具有重要意义。

（一）机器人搭建与图形化编程课程的融合实践

根据学校实际，以及学生发展需求，积木搭建、图形化编程成了各中小学学生喜爱的课程。学校借助四点半课后服务活动，开展了相关课外拓展活动，根据低、中、高不同小学年龄层学生已有知识和能力水平，开展对应的拓展活动，如在低年级开展基础搭建：以“打蛋器”“风扇”等固定主题的方式，教师结合图文展示实物，明确制作要点，学生自主发挥想象，利用提供的积木材料，搭建出具有相同功能的作品。学生在搭建过程中能着眼于重点，创新设计，搭建出的物品各具特色。过程中不仅锻炼了学生的动手能力，也充分发挥了学生的创造力。中年级则开展图形化编程课程，将初始的计算机语言培养、逻辑思维训练贯穿其中。同样以固定主题的形式让学生自己编写程序，如“设计出输入年份，就能显示出生肖”的程序。学生们明确问题，并将问题进行数学化，逻辑化，最后用图形化的编程语言呈现。高年级则开展搭建与编程的结合，设计相关机器人作品，如根据“切菜”主题，设计相关机器人。这时，学生已经具备一定的搭建技巧和计算机编程思维，能以小组合作的形式搭建作品并进行程序设计。

（二）模型、实验器具制作与3D建模课程的融合实践

除了搭建与编程课程以外，科学拓展性课程中模型制作课与信息技术3D建模课程也巧妙地进行融合，既能使信息技术服务于科学探究、手工制作课程，也能促进3D建模课程的发展。

3D建模作为信息技术课程的新兴内容，学生在高年级的时候有进行专门的学习，但实际生活中，学生对3D建模的需求、应用却比较少。而科学课程当中，模型制作、实验器具，往往因为部分器材、材料的缺失影响了课程的开展，利用3D打印成本低、可塑性强等特点，可以有效地解决科学器材、模型制作材料缺失的问题。

如航模制作中，由于模型零件比较小，学生经常会出现零件丢失情况，影响了最终的成品制作，甚至有些零件丢失，还会影响航模在水中航行状态。利用3D建模，制作并打印出缺失的零件，一下子就解决了问题。

3D材料的简洁，制作的简易、有针对性，不仅有效地服务于平时学生的课外制作活动，更能解决科学教师在制作创新教具制作中的大难题，有些教具的创新设计，市面上找不到相关材料，利用3D建模打印就一下子轻松解决了。

因此，不管是机器人搭建与图形化编程的融合课程，还是模型、实验器材制作与3D课程的融合，都是拓展性科学课程与信息技术课程融合实践的成功案例，充分体现了STEM教育理念，多学科融合的思想，促使学生发散思维，不断创新。

综上所述，基于STEM教育理念下，将小学科学与信息技术融合实践的过程中，学生不仅能收获课堂的科学知识，还能体验科学与技术的双重魅力，促使学生学以致用，不断提高实践能力、创新能力、综合运用能力。同时，作为教师，也能在过程中不断提高自身信息化技术能力，师生在科学素养、技术素养、工程素养、数学素养、信息素养得到同步提升。基于STEM教育理念下，将小学科学与信息技术融合实践，让学生在学习发展过程中，充分体会了工匠精神，为适应社会需求，为新时代人才发展奠定了基础。

参考文献：

[1]孔晶.工程设计：STEM项目式学习活动实施路径研究[J].数字教育，2018，4（06）：57-63.

[2]温飞洪.STEM模式下的小学科学项目式学习研究[J].天天爱科学（教育前沿），2019（05）：46.