科学课程STEM教育中学生创新能力的培养策略

徐新强

科学课程是培养学生理性思维、探索意识、创新能力和实践能力的重要课程。从理论和实践两个方面综合来看，实施STEM教育有助于提高教师的教学质量，提升学生的学习效率。因此，教师应加强对科学课程的研究，并制定切实可行的教学措施，发展学生的创新能力。STEM教育是一种跨学科的新型教育模式，其教育内容灵活、教学个性化强，能够使学生更好地理解所学科目的内容和目标，并通过实践、合作等方式培养学生的创新能力。

一、新课标背景下学生创新能力发展现状

新课标对培养学生的创新精神和创新能力提出了明确要求。创新是国家持续发展的不竭动力，教师应当在教学中积极培养学生的创新精神，提高学生对创新的认识。科学课程主要以科学思维能力、科学探究和实践能力、科学态度与社会责任的培养为重点，促进学生学习能力、创新能力的发展。但就目前的情况来看，学生的创新能力发展并不理想，主要表现在以下三点。其一，学生已有一定的创新能力，且探索世界和自然科学现象的好奇心很强，但他们还不能从不同的角度分析和思考问题，进而提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法。其二，学生的理性思维和科学逻辑思维仍处于发展阶段，这也阻碍了他们创新能力的发展。其三，受传统教学方法等诸多客观因素的影响，部分学生对科学研究兴趣较低，从而阻碍了他们的创新能力发展。

二、科学课程STEM教育中学生創新能力的培养策略

1.整合知识，提升科学素养

STEM教育强调多学科的融合，需要将科学、技术、工程和数学等领域的相关知识进行有效整合。因此在教学中，教师应以科学课程作为教学中心，同时纳入数学、工程和技术等领域知识，鼓励学生深入思考和研究。科学研究不仅需要科学基础知识的支持，还需要在科学实践中深入分析和探究，只有将不同学科知识结合起来，才能全面提高学生的科学素养，进而提升创新能力。

例如在教授“杠杆”的相关知识时，教师可以把数学知识和科学结合起来，要求学生记录相应数据，帮助学生更好地理解杠杆原理以及如何在实践中运用杠杆原理。结合数学知识，让学生探究钩码重量和杠杆之间距离的关系等问题。实验结束后，教师可以鼓励学生根据记录的数据来验证实验的准确性，培养学生的科学思维。当验证成功时，学生就会产生成就感，从而对科学实验和研究产生浓厚兴趣。之后，教师要求学生利用杠杆原理设计一个可以称50g物体的秤，鼓励学生利用所学知识进行实验设计和开发，成功激发了学生动手实验的兴趣，提高了科学探究的能力。

2.创设情境，激发创新灵感

科技创新与STEM教育密不可分。教师可以在课前就科学课程相关知识为学生提供一些学习指导方法，激发学生学习的欲望，培养科学思维和创造力。在教学中，教师针对课程内容提问，引起学生兴趣，并围绕问题展开教学。

例如在教学“热量的传递”相关知识时，教师可以向学生提出问题：“为什么杯子里的热水变冷了？怎样可以保持温度？”学生通过学习，积极思考和讨论，探索答案。在这个过程中，教师可以带领学生共同探究两个问题：一是根据现象找到自然规律，二是根据所学知识思考如何保持温度。学生在教师的带领下展开科学研究，很快意识到热水的冷却是因为热水温度高于周围空气的温度。如何保持温度呢？学生联想到使房子保持温暖，并从防止房子内部的热量向外扩散的角度展开思考。一系列科学探究活动不仅激发了学生的科学探究欲望，也提高了他们的创新能力。

3.结合实践，提升创新能力

STEM教育将科学理论与工程实践相结合，是一种具有重要意义的现代教育理念，旨在培养学生的综合素养和创新能力。实践是掌握和应用所学知识的过程，因此在教学中，让学生获取科学知识只是第一步，必须通过实践才能最大程度地发挥知识的价值。例如，太阳能热水器的主要部分是一个能够吸收太阳能的集成器，它能高效地吸收太阳辐射并将其转化为热能。课堂上，教师可以将太阳能的工作原理教授给学生，告诉他们如何使用太阳能，并要求学生应用到生活中。学生将课堂上学到的知识带回家，并学会操作使用自己家中的太阳能热水器。在实践中，学生不仅巩固了课堂上所学到的知识，还有了自己的思考和研究，大大提高了创新能力。

4.组织活动，强化创新意识

科学教育的主要目的是培养具有创新能力的人，引导其大胆质疑，追求创新。教师可以在教学实践中培养学生的创新意识和创新精神，结合STEM教育理念提高他们的创新能力。例如在火箭发射等课程教学时，为了使学生更好地了解后座原则，教师可将学生带到体育场进行体验，并教他们自己制作纸制火箭，发射纸制火箭，探索火箭的奥秘。

纸制火箭的制备材料非常简单，只需要一些事先准备好的纸、双面胶和压缩空气即可成功发射。纸制火箭完成后，教师可以让学生对火箭进行着色和命名。当负责操作的队员用空气开关作为动力时，刚着陆的纸制火箭立刻上升至20～30米高，激起了大家的创作热情。接着，大家又开始讨论技术改进的问题，热情高涨。这种将课堂知识与科学活动相结合的教学方式，使学生的学习不再局限于课本，而是从多个角度出发，积极思考，在科学实践活动中进行创新，提高了实践能力，也提高了创新水平。

三、结语

综上所述，在科学课程教学中，教师应当坚持创新导向，为学生提供更多创新实践的机会，激发学生的创新意识，提高他们的创新能力。STEM教育不仅有助于学生创新能力的培养，还有利于学生整体素质的提升。STEM教育作为实践教学的一部分，教师在实施的过程中应注意优化教学策略，结合生活实践和科学活动培养学生的自主创新意识，使STEM教育充分发挥作用，进而提高学生的创新能力和科学核心素养。