例谈如何将STEM教育与小学科学教学融合

☉姚阳阳

我国现代素质教育提倡的是全面育人、综合发展，这与STEM教育理念不谋而合。STEM教育的优势在于能够让学生以较为完整、开放的方式去探究科学知识，将不同学科中细碎的知识点、技能点连接起来，在颇为有趣的学习任务中锻炼学生的综合能力。小学科学课程是以培养学生的科学核心素养和信息意识为己任，使学生能够取得文化知识、实践技能、创新能力、探究精神、道德品质等多维度的成长。教师可将STEM教育理念巧妙融入小学科学课堂中，围绕课程知识点，设计、开发一系列学习活动，鼓励学生通过自己的努力，结合所学的多个学科知识，解决实际问题，实现对知识的吸收和内化。

一、STEM教育概述

STEM教育来自美国，它集合了科学、技术、工程、数学四个科学方面的知识与技能，注重培育学生的科学、技术、工程和数学素养，更加强调发展学生自身的素养与技能，让学生掌握知识情景化应用的能力，根据问题任务的背景和条件找出解决途径，灵活应用知识与技能去解决实际问题［1］。

STEM教育涵盖了四个特定学科的知识，它的教育方法是跨学科、多维度、综合性的，并不是将这四个学科的知识分别教授给学生，而是将不同学科的知识、技能融合起来放入到一个具体的情景之中，让学生去学习、理解、分析、实践、总结［2］。在开展STEM教育时基本都会采用数字化、信息化手段进行教学，例如，计算机编程、机器人技术、游戏开发、3D打印、电子电路、几何代数等项目。

二、STEM教育与小学科学融合的实施原则

为了让STEM教育与小学科学课程教学顺利融合，教师在实践过程中可遵循以下原则：

第一，因材施教原则。STEM教育在我国的发展时间不长，许多教师对于STEM教育的具体实践方法还没有一个较为清晰的计划。那么，在小学科学教学中融入STEM教育初期，老师需要对班级学生的学情、性格特点、实际能力进行观察与评估，为学生挑选最为适合的STEM学习项目。

第二，启发性原则。小学科学课程中的STEM教育实施应当以启发为主，让学生在教师的引导下能够初步产生学习科学的兴趣，并在此基础上乐于接触数学、技术、工程等更为深层次的跨学科知识技能。

第三，循序渐进原则。小学生的科学学习还处于较为基础的阶段，教师在实施STEM教育与小学科学课程融合时应当采用循序渐进、由浅入深的教学方式，从较为简单的生活科学现象开始引导学生思考，指引学生发散思维，尝试一些容易上手的小实验、小任务、小制作，提高科学课堂的教学成效，让学生习惯于这种项目式的动态学习方式［3］。

三、STEM教育与小学科学融合的实践策略

（一）利用数字教学技术，丰富课堂学习体验

随着现代科技的飞速发展，先进的计算机技术、人工智能、机器人等开始走入了小学科学的课堂，教师可借助数字化、信息化的STEM教育技术，带领学生走进科学世界的大门，感受科技力量的魅力，从而激活学生进一步学习、探究的兴趣。

例如，教授教科版小学科学三年级下册第三单元第一课《仰望星空》。星空与宇宙自古以来就是人们乐于观察、探究的问题，无边无际的宇宙对于小学生而言充满着神秘。教师可从这节课入手，借助信息化手段将最前沿的宇宙奥秘展现在学生面前。在课前，教师可通过互联网搜集宇宙题材的经典纪录片，带领学生一同观看《宇宙时空之旅》。透过纪录片的镜头，学生将会了解到人类认识宇宙的过程，震撼而感动。然后，教师可通过视听影像资料与学生分享当今世界上最新的宇宙发现，以及航空类的发明创造，激活学生进一步学习的积极性。最后，教师可在课堂上组织一次小小的头脑风暴，邀请学生对太阳、地球、月球以及宇宙的相关问题猜测，谈一谈他们心中的设想，可以一边说、一边画。例如，用“宇宙是怎么产生的？地球是怎么出现的？你认为黑洞是什么？时光机真的可以回到过去吗？”等这样的问题点燃学生心中科学探索的火花，将STEM教育思想与小学科学课堂充分结合。

（二）紧扣科学课程知识，创编趣味实践活动

在STEM教育与小学科学融合过程中，教师可紧扣科学教材知识点设计一些趣味实验，或是在原本教材实验的基础上进行拓展，引导学生灵活运用数学、技术、工程多学科知识，让学生自主设计、分析、实践、观察，最后提交完整作品，交由教师点评［4］。

例如，教科版小学科学三年级上册第二单元《我们来做“热气球”》的教学目标是要让学生通过热气球了解其背后的空气受热后体积膨胀的原理，激活学生对空气相关科学知识的好奇心和探究欲望。在学生动手参与制作热气球实验时，教师可对实验活动进行一定的拓展和补充，引导学生利用数学、技术、工程方面的知识与技能，融合STEM教育方法。首先，教师可以借助多媒体设备播放现代各地旅游景区的热气球项目，要求学生认真观看，然后导入今天的主要课题。问题1：“视频中的热气球是怎样升空的？依靠的是哪种动力？热气球的高度是怎样控制的？”邀请学生以两两组队的方式开展讨论，鼓励学生发散思维和联想能力。当学生说出自己的分析后，教师可继续播放热气球短片，让学生了解热气球升空和下降的具体操作过程。其次，带领学生开展“热气球”制作任务。在原有材料的基础上可添加更多制作素材，例如，吸管、热熔胶、蜡烛、垃圾袋、打火机、口罩、折纸等，让学生利用自己所学过的多学科知识去制作属于自己的热气球。要求学生发挥创意和想象力制作热气球，并且对热气球飞起来后将热气球的升空时间、高度进行测量。教师可挑选一些独具创意的热气球作品，邀请学生上台展示与分享热气球作品的制作过程和飞行数值。教师可进行逐一点评和引导，让学生对自己的热气球作品再设计和完善。

（三）融入STEM教育方法，实现跨学科学习

STEM教育方法强调的是将学生的学习过程放置在一个具体的学习任务或合作项目中，要求学生自主去完成作品的制作、设计与展示。小学科学课堂上教师可以巧妙融入STEM教育方法，围绕科学课程知识点和重难点，开发一系列开放式的项目，让学生根据所学过的多学科知识与自身的动手能力去设计作品。

例如，教科版小学科学三年级下册第一单元第七课《我们的过山车》。本单元主要教授物体的运动，学生从物体运动的原理开始学习，掌握和了解物体在不同斜面上的运动方式以及运动的快慢。而这节课的教学目标就是要让学生自己设计一款能够使用的过山车。首先，教师可以带领学生一同观赏世界十大过山车的3D视频，学生可戴上3D眼镜以沉浸式的方式去感受不同造型、材质、速度过山车的刺激体验，在最大程度上激活学生的动手创造热情。其次，学生需要以团队合作的方式设计一款独一无二、富有创意的过山车，从造型设计、材料选择、制作、测试、调整，到最后展示，完全由学生自主设计完成。教师可与每组学生一同交流，为学生提供扶持、意见与帮助。这样，既锻炼了学生多学科方面的知识与技能，又开发了他们的创造能力与创意思维，而且巩固了有关于物体运动的知识点，真正将STEM落实到了小学科学课堂中。

综上所述，STEM教育方式的指导下，小学科学课堂将会与学生的实际生活、先进便捷的高新科技结合，为小学生带来更加新奇、有趣、震撼的科学学习体验。