STEM理念在初中科学教学中的实践探索

陈爱娣

（浙江省杭州康桥中学，浙江杭州 310000）

STEM理念主要是科学、技术、工程和数学的缩写，科学这门学科本身也具有多学科综合性，这一理念恰恰适合多学科融合的教学。那么这一理念的引进，更有利于培养学生的逻辑思维和实践能力，同时也提升了学生的科学、技术、工程、数学等方面的核心素养。科学教师要深入理解这一理念，并将这一理念充分结合初中科学教材内容，创新课堂，让学生做课堂的主人，让学生在实践中获得真知，从而发挥这门科目的价值。

一、树立STEM理念，明确培养目标

在传统的科学课堂，往往是“就书论书”，教师自身存在一定的局限性，单纯以理论知识的传授为目的，这不仅会使课堂效率低下，而且会使学生因对学习目的产生迷茫而收效甚微。所以，STEM理念是帮助教师明确教学目标，理解新课程改革中“核心素养培养”的重要理念。教师应树立STEM理念，将科学这门课程的教学目标分为“项目设计、自主探究、解决问题”三个层次。根据这三个层次，教师也可以充分而相对完美地做好课前准备，备课时可以进一步明确每一章节的详略重点，进而将课程目标细化，设计贴近生活、凸显实践的教学活动，并有的放矢地针对学生的学习特点、接受能力进行调整、改进，注重实践，帮助学生提升科学素养和综合素质。尽管初中阶段的课程难度并不是很高，但教师还是要在STEM教学过程中向学生明确每一堂课的教学目标，以便学生能够主动找到学习的方向，如此学生在前期的学习及后期的复习过程，甚至是学习融合的学习中才能更加有效合理。

例如，浙教版初中科学九年级上册第三章第4节《简单机械——杠杆》这一课，建议教师基于STEM理念进行“凸出概念”的教学设计，因为这节课教材中对于杠杆这个概念的建构充分体现了STEM教育理念的基本要求。旨在培养学生充分理解“杠杆”的概念，并在现实生活中理解杠杆原理的应用，并与现实中的工程实际联系起来，从而领悟这节课的真正学习目的，提高自己在生活中的科学实践精神。那么，在本节课的课前“导入环节”就可以以“拔钉子”这个小实践活动进行导入，让学生通过动脑动手的探索实践，引出“杠杆的概念，让学生再次通过“手拿物体抬起”“踮起脚尖”等动作思考出人体中杠杆的五要素，进而引导学生逐步建构杠杆模型。最后，引导学生将杠杆概念与现实中的工程实践联系起来，真正理解科学、技术、工程、数学的学科关联与融合。还有，教书“水的浮力”这一问题，教师可以选择利用“纸船承重”的设计教学实践活动，让学生准备制作纸船的材料以及工具，通过让学生自己动手制作纸船，在逐步跟随教师引导下感受水的浮力，进而为学生引入“仿生模式—水禽”这一概念，帮助学生通过观察水禽的形态以制作浮力更好的纸船模型，让学生获得试验后的成就感，进而对“水的浮力在现实中的作用”有更为深入的理解，从而建立科学思维和理性探索意识[1]。

二、丰富教学方法，发挥学生主体作用

为了彻底打破传统应试教育的藩篱，让教师的科学课堂充分体现趣味性和实践性，STEM理念的引入可以助科学教师一臂之力。对于科学这门学科来说，教材的设计本身有一定的抽象性和枯燥性，因为教材的内容编排以理论为主，多为符号语言，所以这对于新接触这门学科的初中学生来说属实具有一定的难度。如果一味地以传统“灌输式”讲授为主，真的会令学生陷入迷茫，不仅无法适应新科目学习，而且也对初中的学习丧失了信心。所以，教师要多花心思，改变传统思维模式，创新教学方法，让学生做课堂的主人，让科学发挥其实践性价值。

就拿“模型、符号的建立与作用”这一课来说，为帮助学生了解用符号和模型来表示复杂事物或过程这一科学方法并体验建立模型的思想。教师可以利用“接地气”的授课方式，利用贴近生活的教具，如随身听、饮料罐、地球仪、细胞模型、眼球模型等，在教学中利用“演示法”来引导学生进行课前思考，用趣味性打开学生思维的闸门，充分发挥学生的主观能动性。在导入环节，教师可以为学生展示随身听道具，让学生畅谈随身听的使用方法，相信学生并不陌生，学生会在畅谈中猜想本节课要学的内容是什么，进而在好奇心的驱使下被带入课堂。在没有汉字和说明书的情况下，教师可以通过机身上的符号来知道它的使用方法，进而引出符号和模型是现实生活中的“特殊语言”，学会用符号和模型表示事物是一种科学方法。这样，学生就对这节课的内容产生了浓厚的兴趣。然后，在概念的讲授中可采用“探究法”，将学生分为小组，教师提出问题并组织小组讨论，最后综合总结出所学的概念知识。例如，让学生说出在以前的学习中、生活中曾用过的符号并简单画出来。这样，学生通过小组讨论、合作探究联想到物理知识“速度v符号”、地理知识“冷锋、暖锋”符号等，并综合大家的智慧画出诸如交通标志、厕所标志、电源标志等简图来。这样，既培养了学生对以往其他学科知识的归纳总结能力，同时也可以培养了他们的发散思维。进而，教师在“环环相扣”中启发学生思考“为什么人们常用符号来表示事物呢？”例如，交通标志，用符号能简单明了地表示事物；电流表符号，用符号可避免由于事物外形不同而引起的混乱；时间符号，用符号可以避免由于表达事物的文字语言不同而引起的混乱等。并进一步引导学生分析探索出饮料罐上的“开”的符号和“请勿乱丢”的提示符号的意义等。最后设计实践活动：让学生结合生活实际课外自己设计制作一些标志符号。这是对于“符号这一概念的教学，其中可以充分体会“探究法”所带来的乐趣，这期间课堂气氛会变得活泼，学生会有浓厚的兴趣，调动了学生较强的参与意识，并在轻松的课堂节奏中理解和记住了符号的概念和内涵，也明确了符号日常生活和其他科目之间的联系，这种“融会贯通”能力对日后的学习有了一定的启示，这也是STEM理念对科学课堂创新的启发[2]。

其实课堂的教学方法有很多，教师可以灵活变通，因为初中学生最重视的就是课堂的新鲜感，所以在把握基本理念和教学目标的情况下，教师可以针对教授内容改变教学方法。例如，还是这节课的知识，符号的教学利用了“探究法”，教师可以用“谈话法”讲授模型相关知识。教师可以把课堂设置成一个“科研室”，将地球仪、细胞模型、眼球模型、皮肤模型、水分子模型、航模、船模、宇宙飞船模型、建筑模型等放在讲台上，让学生挑出自己感兴趣的模型，畅谈自己对模型的看法，根据大家的发言，教师总结讲述：模型并不仅仅指我们可以看到的用各种材料制成的某种物体的或放大或缩小的复制品，如航模、各种建筑模型等。它甚至可以是一幅画、一张表或是一个计算机软件，如表示细胞结构的“细胞模式图”等。有的模型不是简单地表示一个具体事物，而是表示一个过程，如描述水的三态变化的示意图“水的三态变化模型”等。进而引出，我们经常会用到构建模型（即“建模”）的方法来帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物或过程，这是极为实用的科学方法。这样，同样以“讲授”为主，但相对传统课堂的讲授来说，内容显得生动、饱满，也利用道具调动了学生的发散思维，并在与学生交谈中锻炼了学生的分析能力和语言表达能力，这种方法可谓是“推陈出新”，具有很强的实用性[3]。

此外，不仅是课前导入和授课环节中，例题分析环节也同样可以创新讲授方法，可以利用教材中的题目也可以自行设计题目，注意题目设计的趣味性和学科综合性。例如，在引导学生学习完“水状态变化的模型”后，可以带领学生进行一道趣味例题的练习，这道题根据物质燃烧条件模型，回答在赤壁之战中，周瑜的军队点燃战船，熊熊燃烧的战船借助东风直冲曹军的木船，使曹军的木船起大火。你认为曹军的木船是什么物质，木船燃烧的条件是什么？这样的问题会大大吸引学生的做题兴趣，并积极画出燃烧条件模型，仿佛自己进入了“角色”，在分析“草船借箭”的原理，领悟诸葛军师的智慧。在解答过程中也增强了对“可燃物”“木船燃烧的条件是氧气、温度达到着火点”两方面知识的理解，并建立起用科学的视角看待问题的价值观，从而使科学素养得到了升华[4]。

三、完善教学评价体系，提高学生综合素质

为保证初中科学教学的有效性落地，教学评价的设置是重要且必要的。STEM理念的宗旨也是帮助学生建立学科间的有效融合，提升学生的核心素养。所以，要不断完善初中科学的教学评价体系，因为科学的学习最重要的是“探索精神”和“质疑精神”，不仅要教会学生理论知识，培养学生实践能力，而且还要教会学生如何在评价和质疑中前行，像我们熟知的科学家一样，不断地“否定”“研究”“创新”最终取得对世界、对人类有巨大意义的科研成果。这样才能更好地保证科学课堂教学的有效性，对学生未来的发展也起一定的引导和铺垫作用，这也就保证了对学生核心素养培养的目标。

首先，评价主体的多元化STEM理念引入科学课堂教学，更多的是让学生成为课堂的主人，以自主探究和合作交流为主，老师给予适时的指导，所以在进行教学评价时教师首先要针对学生在小组探究讨论活动中的表现进行客观评价（包括“参与度”“发言频次”“创新度”“应用能力”等各个方面）。在学习内容方面，需要适时鼓励学生以小组为单位进行自主评价，例如，对“物质的溶解性”这一知识的评价内容，应该包括：物质溶解性的实验方法、论证过程以及结论等，并观察总结学生在探究活动过程中的整体表现和个别表现，予以准确的评价和指导，不仅对科学理论知识的精确性进行评价，还要重点评价学生的跨学科应用实践能力，确保初中生科学素养的全面发展。不仅是师生之间的评价，也可以将评价主体放眼于家庭层面，让家长参与到评价活动中来，按照教师给予的评价要素，去填写课后作业评价表，对学生的科学知识的掌握和实践应用能力进行评价反馈，这样会促进教师多角度、全方位地了解学生的学习情况，也会增强家庭教育的辅助作用，同时培养亲子关系，让“家校共育”发挥合力作用。此外，教师应当鼓励学生针对科学课程探究活动过程和结果进行总结与反思，提高学生的自我否定精神和总结创新能力，实现STEM理念的有效渗透，真正落实素质教育[5]。

其次，教师除了注意评价主体多元化，还要注意评价内容的全面化，STEM理念的意义在于，让教师和学生转变思想观念，淡化“学习结果”（即考试分数），重视学习过程，从根本上转变学习态度，进而达到思维能力的提高和精神内涵的塑造。所以，教师对学生的评价一定要全面具体，不仅包括学习能力方面而且包括价值观层面，建立一个“由表及里”的综合评价体系，也更有利于自己日后更有针对性地进行教学改革创新和帮助学生全面发现。比如部分学生虽最终成绩不理想，但仔细观察其解题步骤不难发展，学生对教材中的概念及运用原则都很明确，只是对于题目中的数据容易疏忽，因为自己的粗心导致最后的错误。对于这类学生教师要以鼓励为主，教育学生在做题时不要着急，做题结束之后再对照自己公式中的数字是否为题目中的数字。而对于本身就对教材概念不明确的学生，教师要懂得“松弛有度”，既要严格要求学生对基础知识的掌握，让学生从思想层面明确初中科学学习的价值，也不要过分打压学生的积极性，打消学生的自主性，如此才符合STEM理念下的教学目的，才能迎合学生的全面发展。

四、结束语

STEM 理念重点强调的是学生在自主探究过程中能够对贴近生活的物理、化学、地理等知识都有深刻的理解，明确任何的科学实践活动都是综合学科的融合统一，使自身思想境界和精神品质都得到升华，运用科学知识、科学思维去认识世界。所以，素质教育对原本“不重视”的学科的重视，是对各科目的教师提出了高标准严要求，也希望初中科学教师能够注重自身科学素养的提升，以培养新时期综合素质较高的人才。