STEM 教育理念下小学科学课堂教学的创新思考

韩 刚

（甘肃省静宁县南关小学，甘肃静宁 743400）

STEM 教育理念的核心为跨学科整合，要求结合现实情境问题，利用多学科知识加以解决，从而提升学生的问题解决能力与综合素养。小学科学课程的内容涵盖多个领域，且各个领域并不是独立存在的，而是相互影响与联系，由此可见STEM 教育和小学科学课程具有融合的可行性。小学科学课程的实践性特征明显，主要利用探究活动来开展学习。就现阶段而言，很多科学教师已充分认识到STEM 教育理念的应用价值，能够在课堂教学中融入其他学科的知识，但并未深度结合STEM 教育理念与探究性活动设计，导致STEM 教育理念的价值、优势得不到全面体现。因此，教师要依据STEM 教育理念科学设计综合性的探究活动，在高效传授学生科学知识及其他学科知识的基础上，同步培养学生的实践能力与综合素养。

一、STEM 教育理念的内涵及实施原则

（一）内涵

STEM 教育将多学科知识综合起来，有机统一了知识获取、方法应用、情感态度等方面的目标，可对学生的创新精神与实践能力进行同步培养。通常情况下，可从以下方面进行分析。

1.跨学科性。在STEM 教育理念下，教师科学设计活动主题，在项目活动中融入各领域，促使学科课程间的知识割裂和不足得到弥补。

2.情境性。为顺利推进教育活动，教师要综合考虑学生能力和教学主题，将真实、复杂的问题设计出来，引导学生结合已有的知识经验，在真实问题情境中探索问题的解决方案。

3.合作性。在教育过程中，教师设计的问题情境往往较为复杂，单依靠学生的个体力量难以顺利解决。因此，小组合作是STEM 教育的主要学习形式，小组成员结合各自的分工配合开展探究学习活动。

（二）实施原则

为切实发挥STEM 教育理念的价值，提高小学科学教学质量，教师需依据正确的原则设计教学活动。

1.关注课程目标。课程标准全面概括了学科中最重要的内容，将此门学科的重点知识综合起来。在开展STEM 教育时，可对课程标准中的主题进行利用。其中，小学科学的核心宗旨是培育学生的科学素养，只有通过进阶学习与动手实践才能达成这一目标。因此，小学科学教师要紧密融合课程标准与STEM 教育理念，科学设计科学探究活动，帮助学生在理论学习、实践锻炼中高效内化知识，逐步形成科学素养。

2.面向全体学生。结合小学科学的课程标准可知，教师要通过教学活动的实施，促进班级所有学生的个性发展。由于团队合作是STEM 教育的主要形式，因此在分组过程中，教师要充分考虑学生之间的差异，搭配具有不同优势的学生，保证各个学生的优势都能够得到展示与发挥，进而将科学学习的信心建立起来。只有这样，才能够有效提升学生的科学素养。

3.解决生活问题。基础性知识是小学科学课程的主要内容，通过揭示生活中常见的科学现象，激发学生的科学探究热情。小学生具有较强的求知欲，在设计探究性问题时，教师一定要与学生的现实生活联系起来，引导学生对生活中的真实问题进行思考和探索，不但能让学生的学习体验得到优化，还能培养其学以致用的能力。

4.以学生为主体。促进学生学习与发展是应用STEM 教育理念的主要目标，教师需转变为组织者与引导者的角色，将学生作为课堂学习的中心，围绕学生的“学”设计各项教学活动。在教学过程中，教师要引导所有学生深度参与进来，与其他学生加强协作，共同解决知识难题，使学生产生强烈的成就感，增强他们的科学学习热情。

二、STEM 教育理念下小学科学课堂教学的创新策略

（一）设计活动基本信息

在STEM 教育理念下，小学科学教学工作主要依托探究学习活动开展。为保证探究学习活动的实施成效，在活动开展前，教师要科学设计活动的基本信息，如活动目标、活动主题、教学重难点等，以便推动探究学习活动的顺利推进。

1.设定目标。培育学生科学素养是科学课程的总体目标，这一目标的完成情况直接影响学生未来的学习与生活。在制订教学目标时，既要重视学生对科学基础知识、基本技能的掌握情况，又要关注学生其他领域素养的发展需求，将STEM 教育理念的跨学科特征充分体现出来。一般来讲，可从科学素养、技术素养、工程素养以及数学素养等四个方面划分活动整体目标。科学素养指的是学生在参与探究活动的过程中，能够掌握相应的科学知识与原理，形成一定的科学观念。技术素养指的是学生在探究实验过程中，能够充分掌握各项实验材料及工具的使用方法。工程素养指的是学生的活动内容及目标，自主设计与调整实验装置。而数学素养则可在实验数据记录、整理、分析等过程中形成。

2.选择主题。教师要综合考虑学生的知识储备及实际生活，选择符合学生学习需求的主题。同时，要关联、承接活动之间的主题，以促使学生的能力和知识水平得到持续提高。在单次活动主题设计时，要将上下次活动的承接关系纳入考虑范围，适当延伸活动内容。

3.确定时间。通常学习探究活动要保持在40 分钟以内。活动时间过短，将难以帮助学生顺利掌握相关知识与技能；时间过长，小学生的注意力又容易分散，难以保证学习探究活动的实施效果。在活动实施过程中，教师要严格控制导入时间，避免过多占用学生自主探究、合作探究的时间。

4.设定重难点。只有明确课堂教学的重难点，才可以增强教学设计的针对性。因此，教师需依据学生的能力水平，认真分析此节课的探究内容，准确把握重难点知识。为顺利突破教学重难点，教师在学生探究过程中要加强指导，并在活动后进行梳理与总结，保证每个学生都能够深入理解和掌握。

（二）明确师生双方角色

在STEM 教育理念下，课堂教学活动的主体由教师、学生共同组成。和常规教学模式相比，教师扮演着更加丰富的角色，学生则在小组中开展探究活动，承担着相应的职能，与其他学生一起探究任务。

1.教师角色。在科学课程教学活动中，教师具有十分丰富的职能，需结合具体的活动主题与目标及时转变角色，以便顺利推进科学探究活动。其中，最为主要的角色是“主讲”和“助教”。教师不再向学生直接讲授科学知识，而是以帮助者、支持者的身份辅助学生开展探究活动。在具体教学过程中，教师先以主讲者的角色创设探究任务情境，保证设计的任务情境能够有效激发学生的探究欲望。同时，提供给学生完成探究任务所需要的基本知识技能，引导学生以小组交流、合作探究等形式共同解决问题，通过展示、交流各个小组完成的作品，来汇报探究结果。在学生开展合作探究时，教师要及时转变为助教的角色，密切关注各个小组的探究情况。如果有疑难问题出现，需及时给予支持，持续评估、反馈学生的学习活动。教师通过及时转换自己的角色，能够有效匹配科学探究活动，保证活动的实施效果。

2.学生角色。由于科学探究活动的复杂性特征明显，小学生又不具备较高的认知水平和探究能力，依靠个体力量无法顺利完成。因此，教师要做好学习活动小组的划分工作，结合每个学生的特长、不足等进行合理分工。在活动实施的各个环节，学生承担的职能、扮演的角色将会出现较大的差异。在STEM 教育理念应用初期，学生缺乏相应的经验，不了解自己适宜扮演哪一角色，教师可先让学生对某一角色进行体验，之后再结合学生的意见进行调整。在划分学习小组时，每组一般保持在4-6 人。其中，小组内的主要角色有：（1）小组长。小组长主要承担领导职能，带领小组成员深入探讨探究任务，科学划分角色，向各个成员详细讲解各自需承担的职责，协调各个成员顺利推进探究活动。（2）记录者。此角色主要是对科学探究活动的实施过程、假设猜想、阶段性成果等进行记录，将记录内容及时分享给团队成员，与其他成员加强交流，梳理活动探究思路。（3）思考者。此角色需具备活跃思维，结合探究活动的实施进展，及时对出现的问题进行思考，将想法分享给小组成员。（4）建造者。此角色要具备较强的动手能力，负责完成动手实践类环节。（5）汇报者。各组完成科学探究活动任务后，此角色向其他小组及教师汇报本组的实施过程及产生的成果。

（三）优化活动实施流程

1.准备环节。教师需在此环节内创设出符合学生认知特征与教学主题的情境，利用情境揭示探究主题与探究任务。同时，关注班级学生的才能差异，科学划分学习小组，引导各个小组在内部开展交流活动，将各自的假设与探究方案制订出来。各个小组长深入分析教师布置的科学探究任务，领导小组成员深入探讨探究任务，具体划分任务内容。部分任务具有较大的难度，可用实现难度较小的子任务进行划分。在交流讨论过程中，小组成员都要参与并发表个人的看法与建议。如果在讨论交流中遇到难题，教师可及时给予指导。完成讨论之后，将本组的猜想确定下来，并对探究方案进行构建。例如，在学习“空气在哪里”一课时，可利用乒乓球、玻璃瓶、水等材料在准备环节内示范开展找空气的实验活动。学生的求知欲得到激发后，教师引导学生以小组形式思考如何用瓶子、水等基础性材料寻找空气，拟定假想与探究方案。学生在拟定假想的过程中，能够将STEM 的工程与技术素养体现出来。

2.探究环节。各组学生明确教师布置的任务后，以讨论形式设计和探究任务，验证猜想的正确性，最终获得相应的结论。在具体实施中，学生要实践应用学习到的科学知识，融合应用多学科知识，大胆尝试新的方法和策略，促使学生的科学素养得到培育和发展。各组的记录者要如实记录探究方案的实施过程、产生的各项数据，与小组其他成员共同分析这些数据信息，得出相应的结论，提升学生的数学素养。在这一过程中，教师主要扮演帮助者、指导者的角色，观察指导各组学生的探究学习活动，将必要的学习工具、技能等提供给学生。要充分发挥多学科融合理念的导向功能，对各个学习小组的活动进程进行组织与调控，鼓励学生整合应用多学科知识，努力解决各种不可预见性问题，推动探究任务的顺利完成。例如，在学习“把盐析出来”一课时，小组学生经过讨论后，确定了“电风扇吹盐水”“酒精灯加热”等探究方案。为避免有安全风险出现，教师要密切关注各组学生的活动进展，及时发现和纠正各种不规范的实验行为。

3.分享评价。通过分享评价程序的执行，学生的思维视野可以得到拓展，促进后续探究活动的顺利实施。因此，完成探究活动后，教师要引导各组学生分别展示、分享各自的探究成果，积极交流任务实施过程中遇到的问题、形成的经验等。各组学生展示过后，教师依据公平客观的原则评价学生的探究成果，指出探究过程及成果中所存在的问题。

（四）科学开展活动评价

在科学课程教学过程中，活动评价是非常重要的环节。依据STEM 教育理念的内涵，科学教师要同步优化评价机制，以便切实凸显评价的价值。完成探究学习活动后，各活动小组会将各自的成果展示出来，教师要结合此节课的探究重点与任务目标，对作品评价量表进行编制，客观、全面地评价各组的作品成果。同时，要充分考虑学生的态度、知识能力等变化情况，利用问卷、量表以及访谈等多元化形式评价学生的实际表现与成果。通常情况下，可从教师评价与学生自评两个方面开展评价工作。教师要密切关注各个学生的参与过程，评价学生的参与态度与探究行为。当小组汇报作品成果时，教师客观给出相应分数，在肯定学生成果的基础上，委婉地指出成果中暴露的问题。在学生自评方面，教师需向学生提供自评量表，让学生从知识技能、过程方法、态度情感等多个维度实施自我评价，深刻认识自己的优势与不足。通过结合采用多样化的评价形式，能够帮助学生更加全面认知自己，促进学生的持续成长和发展。

综上所述，STEM 教育理念与科学课程的教育目标相符，能够对学生的探究能力、科学素养等进行培育。小学科学教师要主动创新课堂教学理念，依据STEM 教育理念重塑教学模式，依托真实生活问题与科学探究活动，同步提高学生的知识能力与情感素养。为保证STEM 教育理念的融入效果，教师要积极学习其他教师的教学案例，总结教学经验，持续提高自身的教学能力。