STEAM视域下小学科学跨学科融合教学策略研究

STEAM教育作为跨学科融合的教学模式，有机融合了人文艺术和科学技术，基于实际问题和现实情境，以协作实践为路径，实现多学科统整。STEAM教育理念和新课标在跨学科融合、探究实践和应用科学技术解决社会现实问题等多个关键点上存在共通之处，因此，STEAM教育理念能够为小学科学跨学科融合教学提供符合新课标要求的有效指引，把握STEAM教学理念的优势，探索STEAM教学理念和小学科学的融合，有助于驱动跨学科整合学习，培养具备核心素养的综合型人才。

一、STEAM教育的核心

为顺应新世纪创新型人才需求的变化，美国学者格雷特·亚克门在STEM（科学、技术、工程、数学）的基础上，将人文艺术融入到科学艺术中，提出了STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教育理念，构建了STEAM教育框架。

STEAM教育在数学的基础上，采取跨学科的方法，通过工程和艺术解读科学和技术。在教育理念上，STEAM教育将分散、独立的不同学科进行整合，破除学科之间的藩篱，引导学生从不同的视角捕捉学科之间的联系，以科学知识认识世界，以工程技术改造世界，以人文艺术丰富世界的同时优化、理解与应用科学技术。在学习方式上，STEAM教育采用项目学习，依据社会现实创设问题情境，鼓励学生根据能力分层级进行合作探究，解决生活中的现实问题。以项目活动和问题学习为路径，STEAM教育引导学生在创造性的学习活动中进行“做什么”“为什么做”“谁来做”“怎么做”的跨学科综合性思考，培养学生的逻辑思辨及协作实践能力。

二、在小学科学教学中践行STEAM教育的可能性与价值

（一）在小学科学教学中践行STEAM教育的可能性

1.课程目标指向一致。

小学科学新课标细化了科学课程的实施要求，课程目标指向培养学生核心素养，以课程目标和学业质量为评价标准，注重学生的过程性考核和综合性考核。STEAM教学设计提倡在项目学习活动中聚焦具体的现实问题进行设计、改进、解决，并关注教学过程，以教学过程卡的形式留存教学证据，记录学生项目组织和实施的过程。STEAM能力是一种以解决实际问题为目的的跨学科融合能力，帮助学习者在学科整合过程中提高科学素养，其与核心素养能力相辅相成、相互促进。在科学教学课程目标上，二者的教育目的存在一致性，均指向人的全面发展。

2.与课程内容相适应。

新课标实施后，小学科学课程内容随之变化。在内容选择上，打破了原有领域之间的界限，更加注重知识点之间的综合性联系。在内容表述上，强调创设真实的学习情境及开展丰富多样的学习活动。在内容变化上，优化了内容的系统性，遵循不同年龄阶段的学生思维发展的特点，循序渐进地贯穿复杂的科学知识。同时将“科学探究”更新为“探究实践”，即将“技术与工程”纳入课程内容，要求学生具备手工制作能力。相对应之下，基于核心概念整合学科知识，引导学生践行工程实践，培养学生的科学素养，既是STEAM学科教育的研究共识，又是STEAM教育研究和课程整合的发展方向。因此，在课程内容上，二者相互协调、相互适应。

（二）在小学科学教学中践行STEAM教育的价值

1.培养学生体现STEAM能力的科学学科核心素养。

小学是儿童科学素养培育和形成的关键期，科学课程是形成科学核心素养的主要阵地和重要载体。STEAM教学融入小学科学课程，能够帮助学生在科学知识和概念的应用中完成知识的内化，在不断的质疑和推论中形成创新思维，在合作与探索中提高交流沟通的能力，在项目反思中树立认真严谨的科学态度。最终，从“科学观念与应用”“科学思维与创新”“科学探究与交流”“科学态度与责任”四个维度，培养学生具备体现STEAM能力的科学核心素养。

2.提高学生的合作探究实践能力。

科学探究是科学学习的方式，新课标从要求学生具备科学探究能力上升为学生要有合作开展探究实践的能力。合作探究往往需要花费更多的时间和准备材料，在STEAM教学活动中，教师可以通过“教学过程卡”，安排教育活动过程，让学生明确探究实践中有什么（实践要素和材料）、做什么（任务分配）、用什么（设备及工具）、学什么（发现）。相比于传统的教学形式，通过STEAM教学活动设计，教师可以更好地通过项目实践引导学生进行小组合作，发现问题、分析问题、制定计划、解决问题并进行反馈总结，以提高学生在项目活动中的主观能动性，锻炼学生的协作沟通能力、发现探索能力及动手实践能力。

3.启发学生的科学创新思维。

培养创新型人才是当前教育的重要战略，而当前学生普遍缺乏的也恰恰是创新思维和创新能力。科学探究项目常常因缺乏好的兴趣切入点而无法激发学习者在探究过程中的创新能动性，以致创新素养难以养成。STEAM教育融入艺术，丰富了跨学科学习的趣味性，同时以现实问题为基点，引导学生在“做中学”，在动态的过程中，反复试验和修正，激发学生的创新思维。在STEAM教学活动设计流程的第三个阶段改进阶段中，教师通过“教学过程卡”收集学生对实践安排的意见和建议，鼓励学生思考如何维持活动的有效性和可持续性，能够帮助学生形成批判思维和创新能力。

三、STEAM视域下小学科学跨学科融合教学策略

（一）融入人文知识，培养科学人文并重的复合型人才

人文知识对应STEAM教育理念中的艺术，在科学教育融入人文知识是STEAM视域下小学科学跨学科融合教学的具体实践。科学与人文相辅相成、相互促进。小学科学教师应积极探索两者的结合点，在传播科学知识的同时，适当融入相关的人文社科信息，从而使知识更加立体丰满，为构造学生的综合知识体系打下坚实基础。小学科学教学过程中融入人文知识，不但可以让学生更好地学习科学知识，也可以提升学生的人文素养，进而达到促进学生全面、全方位发展的目的，最终培养学生成为科学人文并重的复合型人才。

例如：在进行“水的科学”的教学时，除了要讲述水的组成成分、水的形态、水的表面张力等基本的科学问题外，教师可以以讲故事的形式引入其他的人文知识。就社会层面而言，教师可以谈及非洲儿童面临水资源短缺的问题，从而引导学生珍惜水资源，树立节约每一滴水的意识。就历史层面而言，可以引入大禹治水的故事，让学生了解“三过家门而不入”的典故，学习中华民族以人为本、求实创新、艰苦奋斗、不畏艰险的精神。就地理层面而言，可以由水扩展到江河、湖泊、海洋，向学生介绍我们的母亲河黄河、发源于青藏高原流入东海的长江，我国第一大湖青海湖、第一大淡水湖鄱阳湖，渤海、黄海、东海、南海等我国周围海域，使学生进一步认识熟悉我国的地理环境。通过上述相关人文知识的引入，科学知识变得更加鲜活，提升了学生的人文素养，进一步丰富了学生的综合知识。

（二）立足社会现实，在项目实践中解决现实问题

STEAM教育理念突出强调教育活动要基于现实，并紧密联系社会生活，以培养有助于解决社会现实问题的创新型人才。在小学科学教学中，教师要有力践行STEAM教育理念，从现实出发，结合实际问题，将科学学科知识和现实问题相结合，创设富有吸引力的真实的问题情境，以解决问题为导向，激发学生参与项目探究的兴趣和主动性。教师可以依托项目实践活动，围绕问题创设情境，将科学知识与游戏、故事、生活场景、角色扮演等结合起来，借助具体的情境，引导学生调动已有经验，融入场景去理解、分析问题，寻找解决问题的方案。如此既可以激发学生的探究兴趣，又可以促使学生在具体情境中联系社会，锻炼多学科知识交叉应用于实际问题的能力。

例如：在“我们面临的环境问题”一课的教学中，课程目标是引导学生树立保护环境的理念，并能够针对现实生活中存在的环境问题提出自己的解决思路，培养学生解决现实问题的能力。首先，教师可以让学生分组去调研目前存在的环境污染问题，包括污水污染、垃圾污染、空气污染和噪声污染等。其次，学生在明确现实环境污染问题后，进一步了解环境污染带来的危害。通过查找资料或者咨询家长的方式，整理出相对应的解决方案。最后，教师对各小组提出的环境问题及其解决方案进行点评分析，并强调环保的重要性。由此可见，将现实问题融入小学科学教学，有利于培养学生提出问题、解决问题的能力。

（三）采用艺术方式，将抽象科学知识形象化

STEAM是在STEM的基础上发展而来的，由此可见艺术的重要性，因此在STEAM理念指导下的小学科学教学要充分考虑并融合艺术因素。一般而言，科学知识本身是抽象的、枯燥的，学生学习兴致低，理解困难。为解决上述问题，教师可以考虑采用艺术的方式来讲述抽象枯燥的科学知识，使其变得更加形象具体，让学生更容易接受理解。基于STEAM教育理念，实现艺术与科学在小学教学上的融合，有利于提升学生的学习兴趣，提高学生的学习效率，培养学生热爱科学、应用科学的观念。此外，也有利于提升学生认识美、欣赏美、学习美的能力，培养学生养成正确的审美观。

例如：在讲授“声音”一课时，任课教师可以选择采用“艺术+科学”融合的方式来授课。首先，通过播放不同类型的音乐来让学生认识高、中、低音，既能使学生对音域有初步的了解，又能培养学生对音乐的鉴赏能力。接下来，可以据此进行拓展，让学生画出他们认为的可以发出美妙声音的物体和能够制造噪声的东西，引导学生对分贝的认识，提升学生的绘画和想象能力。最后，让学生通过小组表演的形式来阐述自己对声音的理解，具体的形式可以是唱歌、跳舞、讲故事等，提升学生的学习兴趣以及对科学的热爱，培养学生的独立思考能力和小组协作能力。总之，艺术与科技在以STEAM为基础的小学教学框架下的碰撞融合可以将抽象的知识具体化、形象化，为科学学科的授课提供新思路。

（四）结合工程实践，在做中学习科学原理

STEAM教育理论要求教师重视工程与技术的重要价值，注重引导学生动手做、做中学、学中思，帮助学生在工程实践中更加深入地理解和应用科学原理。理论技术指导工程实践，工程实践验证理论技术。理论技术和工程实践密不可分，教师要引导学生将课本上的理论知识运用到工程实践中，并根据具体实践中遇到的问题反思理论技术的学习。这样既可以帮助学生更深层次地学习科学理论知识，又可以培养学生的工程实践能力。在小学科学教学中，教师需要根据项目活动主题，指导学生分阶段动手制作，在工程制作的过程中训练学生的工程思维和动手能力，在实践中进一步学习科学技术原理。

以青教版小学科学课程“制作磁悬浮笔架”一课为例，该课通过让学生动手制作磁悬浮笔架，理解磁极“同极相斥，异极相吸”的科学原理，感受磁极在生活中的应用。教师指导学生进行磁悬浮笔架的工程实践活动，可分为三个阶段：准备阶段、实施阶段和反思阶段。第一，准备阶段：教师指导学生综合运用所学知识，选择实践活动所需的材料、工具等，学生通过小组分析、选择、讨论最终由学生自主确定活动所需的材料及工具。该过程可以锻炼学生的逻辑思考能力及抉择能力。第二，实施阶段：在教师指导下，学生尝试利用所选材料及工具完成工程制作。在此阶段，教师引导学生思考每一种材料应当用在何处以及制作完成后想要达到的效果，并据此拟定计划，尝试制作。经过反复地尝试和调整，培养学生的探索精神和动手实践能力。第三，反思阶段：学生展示作品，相互交流，分享制作经验和改进建议。教师引导学生反思自己在工程制作的全过程中遇到了哪些困难，是如何解决这些困难的，认为最有趣的点在哪里，以及学到了什么知识等。通过反思，学生可以将实践过程中涉及的不同学科知识进行串联，既巩固了知识原理，又锻炼了批判思维能力。

四、结束语

STEAM教育与新课标下的小学科学教育方向一致，STEAM教育能够指导小学科学优化教学效果，达成课程目标。因此，在STEAM教育与小学科学教学相融合的过程中，教师可通过多重路径，在STEAM教育的指导下进行教学模式探索，依据现实问题做好跨学科项目活动设计，针对不同课程内容、不同学生采取不同的教学方式，进行个性化教学，在课程之中融入人文底蕴，从现实问题出发，结合艺术的形式，通过工程实践引导学生深入体会科学、技术、工程、艺术和数学多学科的融合，以培养学生的跨学科思维，提高学生的探索实践能力及创新思辨能力，在掌握科学原理的同时也能够领会科学背后的责任和态度，最终应用科学原理解决现实问题。

（徐德明）