STEM教学法，小学科学教学的新抓手

金玉燕

（昆山高新区西塘实验小学，江苏昆山 215000）

传统小学科学教学得不到师生的重视，教师采取的教学模式以“口耳相传”为主，希望通过科学知识点的传递来提高学生的知识储备量，很少站在学生热爱科学、科学思维、实践能力等角度来创新教学方法。随着《小学科学教学大纲》的颁布，如何实现小学生科学学科核心素养的培养成为新时期的主要教学目标。也正是在这一目标的推动下，科学、前沿的STEM教学法被广泛应用到小学科学课堂教学中，并且大量的实践证明，这种教学方法与小学科学学科的特点相适应，两者结合具有相得益彰的效果。

一、STEM教学法与小学科学课程的概述

（一）STEM教学法概述

STEM教学法指的是以任务驱动为根本、以多学科融合为途径、以培养学生学科思维和解决问题能力为目标的一种现代化教学模式。STEM是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写，这就决定了在利用STEM教学法开展教学活动的时候势必会利用到很多学科的学科特点、教学理念，也就是集各学科教学理念、方法之长而整合成一种更加高效的教学方法，不断发挥各学科在学生学习和成长中的独特作用。STEM教学法具有鲜明的特点，它是教育的一种理想和追求，它与应试教育“格格不入”。这种教学方法的主要目的是激发学生学习热情、培养学生学科思维、增强学生实践能力，更多体现的是素质教育，将学生从反复做题、反复记忆的“怪圈”中解放出来，将学生从唯分数论英雄的“桎梏”中解脱出来，实现思想、行为的解放。

（二）小学科学课程概述

小学科学学科的主要内容以探究与实验为主，希望通过科学课堂教学来增强学生对科学的认知、对科学的向往，并且能在学习中领悟科学的精神、培养科学的思维、拥有坚定的科学理念，最终形成科学素养。所以说，小学科学课程的开展不仅对学生综合素质发展具有巨大作用，而且对人类探究自然、科学发展也具有积极的意义。因此，小学科学学科教师在开展课程教学的时候，要不断革新教学理念、创新教学方法，尤其是要不断探究与科学学科特点相融合的教学方法。然而，STEM正是目前与小学科学学科教学适合程度最高的教学方法之一，是基于科学学科在技术上运用的教学。正如前文所述，STEM教学中的“S”代表的就是科学学科，这个教学方法希望通过多学科教学来培养学生探究问题、解决问题的能力，激发学生追求学科知识体系的热情，能够养成学科思维。这些特点与小学科学课程的内涵是“不谋而合”的，是小学科学课程教学的主要目标体现，这也就决定了STEM教学方法在小学科学课程教学中可以大有作为。

二、架设小学科学学科与STEM教育之间的桥梁

在小学科学学科中实施STEM教学法，关键要找到两者的融合点，在它们之间架设桥梁，以实现两者的有效对接。我们可以用情境、问题、任务为敲门砖，打通两者之间的壁垒，构筑一条畅通的教学通道。

（一）以真实情境为载体

教学情境是指教师在教学过程中创设的情感氛围，既具有情绪色彩，又带有感性因素，其核心是激发学生情感，助力学生理解。情境有虚构和真实两种，真实情境是科学与STEM的共同视角，是连接两者的一个着力点。创设真实情境是科学与STEM教学的共同需求，我们应当利用生活中真实存在的客观世界，尤其是学生身边熟知的事物，将其作为科学探究与STEM活动的载体，用真实的情境去熏染学生情感和推动活动开展。例如，《鸡蛋保护器》一课以常见的鸡蛋为背景，依据生活现实开发设计的基于STEM教学法的科学课。在该课中创设了“买鸡蛋”的生活情境，由此产生“保护鸡蛋”的探究活动，学生动手设计制作“鸡蛋保护器”，让教学在生活情境中铺开，由始至终围绕“保护鸡蛋”这一生活场景而推进。

（二）以复杂问题为媒介

“问题是探究的动力，是科学的源泉。”科学学习以探究式学习为主要方式，而问题是探究的引擎与动力，科学探究围绕问题而展开。问题也是STEM教育的核心，是STEM教学的主线。由于STEM具有极强的综合性，富有跨学科特点，运用综合知识去解决问题，因此，STEM引领下的科学教学中的问题，应当是复杂问题，而不是简单的科学问题。以复杂问题为媒介，可以有效联通科学与STEM教学，让STEM教学法有机渗透在科学教学之中。例如，在教学《变色花》一课时，我通过“神奇的变色花”表演引出问题：“花儿为什么会变色？”然后围绕这一问题引导学生猜测，带领学生思考设计方案，动手制作指示剂，并进一步测试优化，整个教学以复杂问题为线索，学生经历了猜想、设计、评估等过程，完成了对“变色花”原理的探究，学会了自制酸碱指示剂。

（三）以挑战任务为平台

探究式学习其实就是围绕任务而展开学习，学生在完成各种任务过程中习得知识，形成能力。任务驱动学生学习，改变学生学习状态。在科学课堂中，学生需要完成各种任务，如猜想、画图、设计、实验、制作等，而在STEM教学活动中的任务，应当带有挑战性，其难度要稍微大一点，这样才能激发学生兴趣，激活跨界思维，综合运用各学科知识去解决问题。挑战任务是STEM教学的平台，是科学通向STEM的桥梁。例如，《皮影戏与光》就是一节融科学与STEM一体的教学，该课以创作皮影戏为任务，将光的知识融入STEM活动，让学生手脑联动，自主探究学习，挑战高难度任务。

三、小学科学学科运用STEM教学法的具体策略

（一）注重学科融合，发展学生科学思维

传统小学科学教学模式以“口耳相传”为主，偏向于文科教学，甚至有些小学科学教师认为这门学科教学的主要过程就是记忆，引导学生通过记忆有关知识来提高科学知识储备量，而忽视了对学生学科思维的培养，这对学生思考科学现象、探究科学世界是极为不利的。因此，新时期的小学科学教师要革新教学理念、创新教学方法，尤其是要大力利用以培养学生思维为主要教学目标的STEM法作为课堂教学方法。STEM教学是科学教学的一种理想与追求，正如前文所述，STEM教学是将科学、技术、工程和数学几门学科的优点结合起来，这就决定了小学科学教师在教学中要善于学科融合，引导学生利用其他学科的知识脉络、学习思路来开展科学学科学习，从而加强对科学知识的理解与领悟。这种方法是基于科学学科在技术上运用的教学，数学与科学相结合，提倡问题式学习、项目式学习等，是知识、能力和素养的融合。小学科学学科教学的主要目的是培养学生的科学思维，透过现象、数据看到科学问题的本质，培养学生分析问题、解决问题的能力。通过让学生来设计实验而不是简单地模拟实验，给学生更多思考的空间，提升科学思维。与数学学科相结合，在面对生活和自然现象的时候能够科学解释、理性思考，例如，在面对一个动物或者植物的时候能够进行科学的观察与科学探究，从而在教师引导和科学教育下有效培养学生的科学思维。

例如，在小学四年级科学教材中有一个“观察种子的萌发”教学任务，这个教学任务涉及的知识点包括科学和数学，如果教师脱离数学学科，那么学生的数学思维难以运用到科学学科中，也就难以培养学生的科学思维。因此，我在教学中有效运用了STEM教学方法，引导学生根据数学知识体系中的“统计与分析”来思考种子的萌发过程，想一想萌发过程与哪些因素有关系。由于萌发过程涉及非常多的变化因素，一旦融入数学思维就能有效解释，也正是在这个过程中培养了学生的科学思维。

在四年级科学上册《运动与摩擦力》一课中，设计方案、小组合作、汇总分析三部分基于学生实际，带领学生“知难而进”，展开“体验——认知——思考——验证——发现”的学习历程，问题环环相扣，使学生思维不断加深和拓宽，形成思维网络，既培养了学生的科学素养，也为学生继续学习和自身发展奠定了良好的基础。在解决“至少需要多大的力才能克服阻碍运动的摩擦力，刚好使盒子运动起来？”问题时，针对全班小组的实验结果，教师可少讲一些，引导学生开展实验，在实验的过程中不是简单让学生进行体验活动，而是让学生对实验过程中记录的垫圈数进行统计，数据汇总，让学生自己静静地看，算出平均值，使学生了解使物体从静止到运动，怎样去测量克服摩擦力的拉力大小，通过自己的测量感知摩擦力的真实存在，认识物体在运动中产生并受到摩擦力。让他们从数据中自己分析得出结论以及这样判断的依据，可以更有效地培养学生的科学思维能力。基于STEM教育理念的科学教学应该强化学生对知识的消化吸收能力。教师应该强化引导作用，引导学生借助其他学科思维来建立科学思维，让知识转变为能力。

（二）构建知识架构，激发学生科学探究素养

小学科学学科教学的主要内容之一是教会学生如何探究未知世界，如何利用已经掌握的知识来认识生活和改造生活，这与STEM教学法中的“工程”学科特点是相吻合的。“工程”学科讲究的是不断尝试、不断推动，而且在尝试和推动过程中又讲究“有理有据”，也就是这个不断尝试的过程是建立在一定的理论及反复实践基础上，不是“凭空乱造”。因此，一旦将STEM教学法应用到小学科学教学中，就能培养学生对科学的态度，就能激发学生对探究的热情，并且是在科学理论指导下的有效探究，培养学生的质疑意识、质疑能力，发展学生的学习能力。

例如，我在带领学生学习“植物和我们”的时候，这节内容主要是教会学生如何探究植物的器官以及功能，由于现实中无法获得肉眼下的植物器官，那么就需要学生在基本知识的支撑下来“制作”植物器官，这个过程就是工程学上的动手试验和不断探究的过程。我在教学中会为学生提供做植物器官的材料，例如，剪刀、双面胶、牙签儿等，然后引导学生尝试制作一个植物器官模型并解释其内部是如何工作的，让学生利用工程学知识简要分析这个模型的原理。通过这种教学模式，能促使学生积极思考植物器官是如何工作的，会在其他学科知识的帮助下来探究这一未知领域，培养学生实验设计的思维能力和思维品质，锻炼学生从多角度、全方位思考问题的能力。

教师在培养学生的动手实践能力、合作与沟通能力的同时，要锻炼学生自信心。在《运动与摩擦力》一课的合作学习中，教师选择有结构性的实验材料，利用塑料钩码盒侧边穿孔，让轮子方便组装，一开始不出示轮子，让学生在探究中引出他们需要的材料，这时不再是教师提供材料学生来做，而是学生需要材料，教师提供，既满足了学生的需求，还有助于学生创新能力的充分发挥。

此外，STEM教学还可以增强学生的思维创造能力和科学认知能力，让学生自主地去寻找解决科学问题的方法，以此来增强学生对科学的探究兴趣，满足学生多元化发展需求。

（三）推动知识践行，培养学生科学应用意识

陶行知生活即教育理念告诉我们，要积极引导学生利用所学习的知识来认识和改造自己的生活，具体到小学科学学科也同样如此。小学科学学科教学的主要目的不是为了增强学生科学知识的储备量，更多的是能够引导学生利用掌握的科学知识来提高自己的生活质量。因此，小学科学教师要积极运用STEM教学方法，大力开展实践教学，尤其要充分利用“技术”学科的特点，多将科学知识有效运用，从而实现“科学”存在的价值。

例如，我在带领学生学习“哪种材料硬”这节内容的时候，会将学生带至实验室，为学生提供几种不同材质的材料，例如，铁块、木条、塑料板、泡沫板等，然后引导学生利用铁钉在不同物体表面上进行刻划，看一看哪种物品最硬、哪种最软。通过有效实验促使学生对“哪种材料硬”有了直观上的认识，对生活中的一些现象也能有效解释。

在《运动与摩擦力》一课，以“拉人游戏”为主线，教师通过一节课的学习，让学生用所学科学方法来解决生活中的实际问题。真正体现：科学来源于生活，应用于生活。与生活中的实例相联系，辩证思考摩擦力的利与弊，将摩擦力问题进行延伸。将课堂知识迁移到生活实际中，提升科学素养，用知识迁移推进学以致用。教师应当充分利用STEM教学方法，将生活知识大胆地融入科学课堂中，积极培养学生的观察能力和应用意识，将日常生活中的科学知识与教材中的科学知识相融合，从而帮助学生真正理解“实践是检验真理唯一标准”这句话的内涵，引导学生积极践行自己所掌握的科学知识。

综上所述，随着教育现代化的不断推进，一些科学的教学方法正逐步被小学科学学科教师所采用，其中就包括STEM教学法。这种教学方法因为具有的特点与小学科学学科具有异曲同工之处而彰显出强大的教学效果。尤其对学生科学思维的培养、探究能力的提高、应用意识的养成具有积极的作用，并且能以此为基础，有效培养小学生科学学科的核心素养，让科学展示出强大的生命力与丰富的表现力。