以STEM理念为指导提高学生综合素养

李国彦

所谓STEM教育理念，就是强调在课程教学中同步完成对科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）这四方面知识综合渗透的理念。小学科学虽然是一门奠基性课程，但是其知识容量和覆盖范围在同年级课程体系中均是比较突出的;此外，尽管小学科学并非常规考试科目，然而小学生基础认知素养和知识体系的形成却十分依赖于该课程的有效教学。由此可见，小学科学教师在授课过程中务必树立鲜明的多维渗透和跨学科联动意识方能发挥出STEM教育理念的引导效力。笔者认为，这一目标的实现，首先要建立在对STEM教育理念之于小学科学教学的实施意义的明确认知的基础上，而后进行系统性的多元策略的设计和应用方能逐步实现。

一、在小学科学教学中融入STEM教育理念的意义

如前所述，小学科学具有庞大的知识容量和覆盖范围，同时也对学生综合素养的形成有着不容忽视的意义，因此需要任课教师在授课过程中有意识地融入多方面的知识元素，以达到深度开发、强化学生多元学习意识和能力的效果。具体而言，STEM教育理念在小学科学课堂中的应用大体具有以下几方面的作用。

（一）增加学生的知识储备

由于年龄和社会阅历所限，绝大多数小学生的知识储备量比较少，对于外界，特别是课堂教学中所接触到的知识信息往往存在一种很强的陌生感。这种陌生感的存在，一方面会迫使教师不得不花费更多的时间和精力进行知识的拆解，因而降低课堂的教学效率;另一方面也更容易让学生在学习的过程中形成对知识的排斥感，进而滋生厌学情绪;同时还会直接限制学生在学习方面的自主上升空间。

通过STEM教育理念的融入，学生在小学科学课堂上能够了解到的知识将不再局限于薄薄的课本，而会同时对多方面的知识和技术形成初步的认知与了解，并在教师的有序引导下将这些知识内容按照其所对应的科目、门类划分成若干个单元，从而使学生在后续的学习过程中更有可能产生一种对新授内容“似曾相识”的体验，让他们更容易取得良好的学习成效。

（二）发展学生的学习思维能力

学习绝对不是对知识和技术的简单记忆、复制，而是需要在记忆的基础上形成科学的思维，并在这种思维的指导下以更高的效率去完成对学习内容的有机整合和高效利用。很多小学生对于“学习”的印象还停留在最原始的“老师教、自己背”的层面，只对“点”式知识具有一定的认知能力，无法凭借理性化、多元化的思维完成对知识模块的串联，这定然会使他们的学习陷入“事倍功半”的窘境。

凭借STEM教育理念，小学生可以在科学学习的过程中形成适用于不同学科的特色化认知思路和探究理念，并在长时间的练习中将这些思路和理念充分融入自己的学习潜意识，在后续的学习中自主地开展对知识信息单元的科学排列、动态整合和灵活运用，从而让自己摆脱过去“拉锯战”式的机械学习模式，实现学习质量和效率的大幅提升。

（三）培养学生良好的学习习惯

“学生是学习行为的主体”，这是毋庸置疑的事实。只有让学生形成良好的学习习惯，教师的课堂教学才能取得更为丰硕的成果。通过实际观察，我们不难发现，很多小学生的学习习惯远远称不上“良好”，对待理论知识喜欢“纸上谈兵”，面对操作训练时常不知该如何下手，遇到了困难也更倾向于自己“冥思苦想”……这些“毛病”均会让他们在未来的学习中遇到更多的阻碍。

在融入了STEM教育理念的科学课堂中，小学生将接触到多种形式的学习模式，能够凭借教师的有效引导和组织参与更多的實践锻炼，与其他学生展开富有交流性和共促性的合作活动，并掌握更为有效的处理复杂问题的方法。这样，就在无形中培养起了学生敢于探索、乐于合作、勤于思考的学习习惯，让他们能够以自主、灵活、乐观的状态投入未来的学习。

二、在小学科学教学中融入STEM教育理念

“有的放矢，百发百中”。在充分认识到STEM教育理念对于小学科学教学的融合意义之后，任课教师就要以进一步彰显这些意义为目标来设计、实施具体的教学策略。笔者认为，小学科学教师对STEM理念的运用应从这一概念本身的含义入手，围绕“科学”“技术”“工程”和“数学”四大主题选择对应的路径，以期达到多元渗透、共促提升的效果。

（一）以STEM理念为指导，丰富学生科学学习方法

1.通过生活观察总结科学知识

“生活是知识之母”。所有的课程知识无一不是来源于现实生活的，小学科学自然也不例外。小学科学教师在教学中要摒弃“唯书本论”的片面思维，根据学生的生活经历、兴趣以及课程的内容、目标，有意识地引导学生通过对生活中的人、事、物的观察来发现具体的信息，并带领学生从这些信息中总结出共性元素，使之成为具有宏观表现性和综合指导性的科学认知，进而让学生掌握“由表及里”的总结式学习方法。

比如在进行关于昆虫知识的教学时，教师可以带领学生来到学校的花圃中，让学生仔细观察这里各式各样的昆虫：翻飞的蝴蝶、采蜜的蜜蜂以及“行军”的蚂蚁……而后向学生提出一个问题：“它们的样子都不一样，但是却都被叫作‘昆虫’，那么大家看一看，它们有没有什么地方是一样的呢？”通过仔细的对比，学生可以很容易地得出“它们都有六条腿”等结论，教师就可以根据学生的回答来帮助他们总结出昆虫所具有的共同特征。

2.通过实验操作探究科学知识

小学科学是一门自然类学科，这也就意味着在学习小学科学的过程中离不开各种各样的实验操作。小学科学教师要秉持“实践至上”的原则，在完善书本教学的同时，要投入更多的精力引导学生学会根据课程的主题和内容执行不同类型的实验，用动手操作和观察对比的方式去发现知识、强化认知，并凭借实验的体验引导效力来掌握丰富的实验方法。如果学生的条件比较好，教师甚至可以鼓励他们根据课程内容自主设计实验，以获得更好的教学效果。

（二）以STEM理念为指导，增强学生技术应用意识

1.以技术为工具解决日常问题

任何一门技术都以帮助人们解决一些日常问题为存在的价值。而如何应用对应的技术去解决对应的问题就成了技术素养中最为核心的部分。小学科学教师在通过课程教学教给学生多种科学技术的同时，还要鼓励学生运用这些技术去处理一些身边的问题。这样，一方面，让学生在处理问题的过程中形成更为娴熟的技术应用能力;另一方面，也可以让学生真正感受到科学学习的实用性，从而使学生形成更为浓厚的学习科学、应用科学的兴趣与意识。

比如，不少学生都曾有过在下雪或下雨天走在光滑的路面上而不小心跌跟头的经历，教师就可以将这个问题作为解决的目标，让学生开动脑筋，用自己在课堂上学过的知识来设计解决的办法。如果学生的思考陷入瓶颈，教师则可从“摩擦力”这一部分中有关“影响摩擦力大小”的知识点出发，给予学生一些提示，引导学生提出“在鞋子上绑上粗面线”或者“穿底部花纹比较深的鞋子”等方案。

2.以技术为手段验证个人猜想

技术的出现，除了能帮助人们解决既有的问题，还能为人们探究未知提供可靠的工具。小学生有着天马行空的想象力，常常会有一些奇思妙想在脑中闪过。对于这些想法，小学科学教师要鼓励学生凭借自己学到的知识和技术去大胆验证，看一看自己的想法是不是真的正确、可行。运用这种引导手段，学生首先会积累起更为丰富的技术应用经验，同时还能在验证成功的一刹那获得极强的成就感，这对于他们科学素养的提升都是很有帮助的。

例如在听完教师讲解关于“声音传导”方面的知识后，有些学生会想：“既然声音在气体、液体和固体中都能传播，那是不是说即使把周围的空气都换成固体，人依旧可以听见声音呢？”虽然“把空气换成固体”这个条件比较难实现，但是教师可以引导学生从对“音叉”的使用中获得启发，试着将双耳堵住再用牙咬住一只震动的音叉，用“固体传震”的技术来验证一下自己先前的猜想。

（三）以STEM理念为指导，发展学生工程思维

1.借助小组合作实现任务的“由繁而简”

但凡能被称之为“工程”的任务往往都具有十分庞杂的项目内容，如果由一个人来完成那无疑会是场艰巨的挑战。小学科学教师在组织学生完成一些“工程”性的任务时，可以有意识地引导学生结成由若干名成员组成的小组，帮助各组成员根据每个人擅长的领域来分配不同的职责，一人负责任务的一个部分，最后再将各自的成果汇总起来。这种教学方法既培养了学生的合作执行思维，也能在客观上进一步增进学生之间情感和默契。

2.借助分段整合实现任务的“由难而易”

有时由于任务本身的性质影响，一些工程性任务必须由某一个学生独立完成，但这并不意味着学生就不得不以疲惫的状态来应对。小学科学教师可以引导学生将一项复杂的任务进行拆解，根据任务中所涉及的方法、内容和目标的不同将之划分为若干个环节，以每个环节为一项子任务，以分段的方式来逐个完成，最后再将各個阶段的成果整合在一起，实现完成总任务的目标。这种思维的形成不但能提高学生个人的问题处理效率，还能在一定程度上培养他们具有良好的耐心。

例如在完成“简单的电路”这一知识的教学后，教师可以有意布置给学生一项相对复杂的电路连接作业，并提醒学生利用分段整合思维来完成它。在这一思维的指导下，学生可以根据电路中所存在的元件为节点将整个电路划分成若干个部分，首先完成每个部分的组装，最后再借助导线将各个部分连接起来，从而避免了“一团乱麻”的现象的出现。

（四）以STEM理念为指导，优化学生数学认知逻辑

数学和科学均属于自然类型学科，它们之间有一个非常突出的共同点——对于规律的体现和利用。小学科学教师在带领学生学习科学时，也要凭借“规律性”的共同特征引导学生形成有助于他们数学学习的规律逻辑，使学生能够通过对规律的剖析和利用更为快速地处理一些数学问题，继而实现科学课堂对学生多元学习能力的综合强化。

比如，在带领学生研究“蚂蚁”这种生物时，教师可以让学生仔细观察蚂蚁“行军”队伍的组成，帮助学生发现几乎每一队蚂蚁都会按照“3只一组、3组一队”的形式来列队，那么教师便可引导学生通过清点所有绿化带内蚁窝的数量来大体推断出校园内蚂蚁的总数区间。

三、结语

教育不是照本宣科，也不是闭门造车，而是建立在多元思考、多方整合和多向发展基础上的动态引导，这也是教育的价值和效力得以有效彰显的绝佳路径。小学科学教师要从根本上认识并努力践行这一点，在日常教学中不断加大对STEM教育理念的研究和应用力度;要围绕丰富学生科学学习方法、培养学生技术应用意识、塑造学生工程执行思维以及优化学生数学认知逻辑等主题设计富有执行性和效果性的策略体系，引导学生建立更为立体的综合素质体系。这样，就能让科学课程成为促进学生全方位发展的强劲驱动，从而为他们日后进一步的科学学习和课程核心素养的稳步提高打下坚实的基础。