STEM与小学科学生活化实验的深入融合路径

范文静

科学探究是小学科学的主要学习方式，而实验作为探究活动的必然手段，在小学科学学习过程中发挥着关键的作用。然而，当前的探究性实验更多强调对学生“分析、象征”两个象限上思维的培养，而缺乏对“真实、综合”两种关键性思维方式的有效训练，导致探究活动难以深入，学生的科学素养止步不前。不仅如此，在科学实验的备课与设计上，部分教师存在僵化死板、干预过度等问题，既没有给予学生充足的思考与探究空间，又没有与实际情况相结合，提高学生解决问题的能力。在此背景下，将STEM教育理念与小学科学生活化实验有机整合已然成为拓展学生科学思维的关键，也成为当前科学教育发展的大势所趋。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）以及数学（Mathematics）教育的统称，本文详细论述了这一教学设计的意义、应用原则以及具体实践路径，以期让小学科学实验教学立足于学生的生活，推动学生在发现问题、分析问题、解决问题的过程中切实提高科学素养。

一、STEM與小学科学生活化实验深度融合的意义与优势

（一）增强科学实验的趣味性

随着新课程改革的逐步深入，越来越多的科学教师意识到实验的重要性，科学探究实验在教学活动中随处可见，成为学生学习活动的重要组成部分。然而，随着教学实践的推进不难发现，本应激发学习兴趣的科学实验让学生倍感枯燥乏味，很多学生甚至在实验过程中应付了事。究其根本，是因为科学实验设计呈现出程式化特征，脱离于学生的实际生活，不利于学生综合思维的全面提高。基于此，将STEM理念与小学科学生活化实验相融合就显得非常必要，既能够让科学实验内容立足于学生的实际生活，调动学生的好奇心与探究欲望，又能够促进生活化实验设计的全面性，给予学生全面的思考空间，帮助学生透过生活现象看到综合性的本质，从而增强科学实验的趣味性。

（二）发展学生的思维能力

小学阶段学生的思维能力正处于关键的发展时期，容易在抽象概念的学习过程中出现理解困难，生活化的实验能够帮助学生将抽象理论与具象化的现象相结合，既降低了科学理论知识的理解难度，又发展了学生的抽象思维。然而，在当前的教学活动中，科学实验模式既定，学生思维能力得不到有效锻炼。以“光的直线传播”这一实验为例，一些教师在教学活动中会为学生预设好问题、研究材料与研究方法，学生只需要按部就班完成即可。然而，这样的实验教学的有效性是多少？学生又能否通过这样的实验过程将所学知识真正内化呢？这种教学设计模式化倾向明显，就如同下棋的棋谱，步骤没错、方法正确，理解透彻、使用恰当可以成为破局的利器，但是如果按照“棋谱”按部就班、亦步亦趋地下棋，那么棋手便失去了自主分析和从实际出发的机会，活的实验探究也就变成了死的程式。因此，在生活化科学实验中融入STEM理念，才能够最大限度地提高实验成果。STEM教育理念强调教育设计的综合性，要求教师在生活化实验的设计工作中体现出科学、技术、工程、数学四个方面，并在实验实践中给予学生提供足够的探究自由，从而相对应地发展学生四个方面的能力，这样的教学设计能够让学生真正感受到科学实验的魅力所在，拓展全面思维，发展综合能力。

（三）推动理论与实践相结合

小学阶段，科学学科知识较为基础，且多为学生在日常生活中所好奇的问题，然而在教学实践中不难发现，科学教学无法提高学生科学知识的应用能力，学生所学的理论难以对实践活动进行指导，而STEM理论与小学科学生活化实验相结合则可以有效解决这一问题。首先，这一教学设计帮助学生建立起理论与实践的内在联系，引导学生运用理论知识指导实验活动，又在实验活动中夯实理论知识，最终形成“生活—科学—生活”的学习闭环。其次，STEM理论具有较强的综合性，强调学生科学、技术、工程与数学能力的全面发展，能够帮助学生在实验过程中不断深入探究，同时为其他学科的学习活动打下坚实的基础。

二、STEM教育与小学科学生活化实验深度融合应当遵循的原则

（一）主体性原则

随着新课程改革的落实与推进，“以生为本”的教育理念深入人心，在教学活动的方方面面都得到了充分体现，小学科学实验教学也不例外。在STEAM教育的融合背景下，主体性是小学科学生活化实验的指导性原则之一。主体性原则要求教师在实验设计中从学生的思维水平、认知状况、学习能力出发，充分考虑学生在学习与生活中的问题，让实验活动既符合学生的具体学习情况，又回答了学生存在的问题。不仅如此，主体性原则还要求教师在实验过程中充分保障学生的主体地位，积极发挥自身的指导作用，在实验过程中为学生发现问题、分析问题与解决问题留下充足的时间与空间，当学生在实验活动中存在难以突破的问题时，教师也切莫将解决方法直接呈现给学生，而是要根据学生的思维发展状况为其搭建可供攀登的“学习支架”，体现学生的主体地位。

（二）循序渐进性原则

小学阶段学生的思维与能力有限，因此教师要想让STEM与小学科学生活化实验进行深度融合，达到理想的教学成果，就应该遵循循序渐进原则。在教学设计中，从科学、技术、工程与数学四个方面着手，分析实验活动的总任务与总目标，并适当将目标进行拆解，将整体性的实验活动拆解成一个一个的小任务，让学生通过完成任务进行深入思考，由浅入深、由易到难、一步一个脚印地展开学习活动。循序渐进原则要求教师在教学设计中遵循学生的学习规律与身心发展规律，避免揠苗助长以及实验任务过于容易或困难的情况发生。

（三）沟通合作原则

在传统的小学科学学习活动中，学生往往“各自为战”，合作的设计与环节较少，在学习活动中缺乏沟通交流。然而，要想让STEM教育与小学科学生活化实验深入融合达到理想的成果，教师就需要加强学生之间的合作，遵循沟通合作原则。这是因为STEM教育下的科学生活化实验设计较为复杂与综合，对学生的理解能力与思维能力都提出了较高要求。同时，在团队合作中，学生能够从更全面的角度看待问题、提高认知，发展团队协作能力，从而提高实验完成效率。

三、STEM教育与小学科学生活化实验深入融合的实践路径

（一）创设生活情境，激发探究欲望

STEM教育具有较强的开放性，因此教师在与小学科学生活化实验相融合的过程中，就可以适当创设现实生活情境，为学生营造出生产氛围，共建自由真实的课堂环境。生活情境的创设既能够减轻学生对科学实验的畏难情绪，又能够唤起学生自主探究的学习需求，从而引发工程任务实践。因此，在生活化实验创设工作中，教师需要立足于学生身边的人、事、物，进行科学合理导入，从而建立起科学知识与实际生活之间的内在联系。

以教科版小学科学《水到哪里去了》教学为例，教师可以从用湿布擦黑板、洗过手后手变干等真实的生活情景出发，引导学生思考这些现象背后的原因，并以现实情况为出发点，运用生活化实验开展学习活动。不仅如此，教师需要运用生产实际情况，让学生带入工程师视角，自主考虑生活中物品的设计、功效以及达到实际用途的方式。例如，在《天气》这一单元教学活动中，教师就可以引导学生按照自己的需求改造温度计，或者利用更安全的材料重新制作温度计。不仅如此，教师还可以在教学活动中创设生活化的问题情境，引导学生根据生活现象进行思考，运用实验探究解决生活中存在的实际问题，如冬季将水带入学校，水很容易变冷，从而引发学生思考，让学生自行设计保温杯，学会立足生活情境展开科学有效的思考。诸如此类的教学设计都围绕实际问题展开，有助于提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，更是STEM理念深度融合的重要基础。

（二）围绕工程问题设计实验环节

随着STEM教育与小学科学教学的深度融合逐渐发现，工程设计思路教学的引入能够有效推进STEM知识融合。因此，在生活化实验课堂教学中，教师可以聚焦“做出什么东西、怎么做会更好”等工程问题，从而保证STEM教学活动顺利开展。教师需要在教学活动中帮助学生明确具体的问题类型，通过头脑风暴、思维导图等方法，帮助学生将各种问题进行分解与分类。在生活化实验问题创设与构建中，教师的着力点要放在工程学的思路引导方面，让学生能够实现思维发展，最终达到思想内化。

以教科版小学科学《做一顶帽子》的教学实验为例，教师需要先制定帽子设计的评价标准，将需求转化为“做什么”“如何做”“为何这样做”三个方面。例如，将帽子戴在头上的舒适度转变为制作帽子的材料选择、将帽子保护头部的功能性转化为帽子的形状设计。这样的教学设计能够让学生的实验活动更具有指向性，对实验内容进行不断创新与探索，在自主探究的过程中把握重点，最终设计出符合要求的物品。

（三）强调综合思维，避免形式主义

要想让STEM教育与科学生活化实验进行深度融合，教师需要理解STEM教育的本质，将原本孤立且分散的学科知识进行整合处理，使其融合成为一个内在联系的整体，STEM教育绝对不是简单的叠加，而是各学科之间的交互共融。因此，教师在进行生活化实验设计时，需要注重不同维度和不同学科的知识应用，避免简单的生拉硬凑，同时，教师要鼓励学生感受和提升不同学科知识内核的水平，运用综合思维分析问题、解决问题，而非将一个整体性的问题拆分成不同学科的知识点。

以《做个保温杯》的教学为例，首先，教师可以在实验教学开始之前让学生思考：“如何让热水凉得慢一点？”引导学生从热传递的角度展开头脑风暴，明确做一个保温杯的目标任务。其次，教师可以引导学生通过小组讨论的形式，依据成本选出制作保温杯的最佳材料。再次，教师可以让学生合作共同绘制设计图，根据四个维度的“保温杯”评价量表进行小组分工，共同完成制作。最后，当制作过程中出现问题时，学生需要互帮互助，齐心协力地想出解决问题的方法。在这一过程中，学生经历了一个完整的实验探究与工程设计过程，从明确任务到设计方案，再到计划实施，学生的综合思维得到了最大限度的锻炼，科学素养也得到了切实性的提高。

（四）制定评价标准，推动全面发展

教学评价是教学活动的重要组成部分，二者相辅相成、共同促进，在教学实践中发挥着重要的作用。然而，在传统的科学实验评价过程中，教师的评价内容往往过于简单化，将实验成果作为评价学习活动的唯一标准，导致学生在生活化实验过程中存在重结果、轻过程的问题，阻碍了未来的发展。基于此，教师需要在生活化实验评价标准的构建工作中避免简单化与表面化，尽可能推动目标多元化发展，结合实验各个环节的教学目标与学生具体的表现情况，让教学评价既体现出量化评价，又反映出质性评价内容，推动二者之间的融合。不仅如此，在评价过程中，还需要打破传统评价模式中以教師为主体的模式，增设“自我评价”“小组评价”等综合内容。针对学生组内完成的作品，教师也可以从功能性、创意性以及美观度等方面进行评价。通过综合性评价，学生不仅能够收到全面的实验反馈，还能够明确自身在学习活动中存在的问题，及时查漏补缺。

四、结语

综上所述，在新课程改革的背景下，STEM教育与小学科学生活化实验的深度融合已然成为大势所趋。作为小学科学教育教学者，需要深度意识到这一教学设计的意义与优势，在实验设计中遵循学生主体原则、循序渐进原则以及共同合作原则，通过创设生活情境、围绕工程问题、强调综合思维以及制定评价标准等方法，以学科整合的项目式学习来实践STEM教育，真正培养学生的创新思维、合作能力以及解决问题的能力。

注：本文系武夷山市级课题“让科学在生活的土壤中成长——2022新课标背景下小学科学教育实施生活化教学的策略探讨”（课题编号：wysjxxj2023093）的研究成果。

（宋行军）