基于STEAM教育理念的小学科学课堂构建策略探究

摘要：STEAM教育理念兴起于美国，主张打破学科间的壁垒，意在通过科学、技术、工程、艺术和数学五个领域的融合，引导学生利用多种学科知识解决实际问题，促进学生的创新思维、合作素养和动手实践能力发展。文章针对小学科学教育，简要梳理了STEAM教育理念的内涵，对基于STEAM教育理念构建小学科学课堂的基本策略展开具体的分析和研究。

关键词：小学科学；STEAM教育理念；构建策略

中图分类号：G642.421文献标识码：A文章编号：1673-8918（2024）41-0013-04

基于STEAM教育理念构建小学科学课堂，需要小学科学教师强化跨学科思维，深入认识科学教育的综合价值，围绕学生的自身发展需要创设科学课程，强加互动交流，鼓励动手实践，通过多种途径提升学生对科学的探索兴趣和能力，助力学生的全面发展。

一、 STEAM教育理念浅析

STEAM教育理念倡导跨学科整合，其打破了单一学科的界限，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathematics）五个领域的知识和技能融合在一起，形成了具有综合育人效果的教育体系。STEAM教育理念强调在实践活动中学习知识，其核心目标是培养学生的动手能力和创新能力，引导学生通过不断尝试新想法、新路径，在失败与成功的经历中获得挑战未知领域的个人素质。STEAM教育理念的最突出特点是艺术（Arts）的加入，在一定程度上提升了教育的人性化和艺术化。学生可以借助绘画、音乐等传统艺术形式，在产品设计等方面进行更深入的探索和思考，从而获得审美素质的提升。

二、 STEAM教育理念对小学科学课堂的指导意义

STEAM教育理念对小学科学课堂的指导意义体现在多个方面。首先，STEAM教育理念的实施，有利于实现跨学科整合，在科学老师的引领下，小学生可以在科学课堂上自主引入技术和工程等方面的实践内容，有利于培养学生调动多领域知识的能力。其次，STEAM教育理念的实施，可以在一定程度上转变学生的学习方式，使学生从被动听讲的角色转变为积极主动的探索者，这有利于学生亲身参与到知识的构建之中，降低灌输和说教对学生学习能力的负面影响。最后，随着新课改的推进，学科的综合教育属性日渐突出，在这种现实背景下，把STEAM教育理念引入科学课堂，可以在提升学生的科学素养的同时，使学生在审美情趣、沟通技巧、合作能力等方面获得较好的改善，有利于学生的终身发展。

三、 基于STEAM教育理念构建小学科学课堂需要注意的问题

STEAM教育理念具有十分丰富的实践意义，但是在具体的实施中，需要注意以下几个问题：首先，小学科学教材内容有必要涵盖科学、技术、工程、艺术和数学五个领域，才能有效推进STEAM教育理念的落实。但是当前的小学科学教材，往往不能完全覆盖这五个领域，有必要从学校层面加强校本教材设计，更好地满足教师和学生的需求。其次，基于STEAM教育理念构建小学科学课堂，教师需要具备多个学科的知识结构和教学技能。但是这对教师的要求较高，解决这一问题，需要学校加强对教师的培训和提升，也需要教师从自身做起，通过不断学习和实践，丰富自己的学识，提高综合技能。最后，STEAM教育理念对小学科学硬件设施和实验材料的要求较高，但是一些学校的科学课堂上的材料有限，硬件设备不足。解决这一问题，需要学校和老师基于STEAM教育理念要求，提供相关设备，丰富科学材料，做好后勤保障。还需注意的是，STEAM教育理念的实施，不应只局限于科学课程，还应该在劳动、体育、音乐、美术等课程中加以体现，在目标和方法上进一步统一和完善，才能更好地促进学生的发展。

四、 基于STEAM教育理念构建小学科学课堂的策略

（一）转变教育理念，促进自主发展

小学科学教师在STEAM教育的实施过程中扮演引导者和协助者的角色。随着新课改的推进，小学科学教育中，教师不再以知识和技能的灌输为主，更多的是参与者、启迪者、激励者。为此，小学科学教师需要转变教育理念，突出学生在科学学习中的主体地位，为学生自主探究和协作创造良好的条件和环境，激发学生对科学的兴趣，为STEAM教育理念的落实提供保障。比如，在“大齿轮和小齿轮”的认识中，教师就可以转变主导模式，先把学生分组，分别为各组发放一些齿轮材料，让组员在组长的带领下一些研究和探索不同齿轮的齿数、两个齿轮组装在一起后各自的转动方向和速度，让学生通过自主摸索认识科学知识。之后，为了体现STEAM教育理念的指导意义，教师可以从技术层面，引导学生探究齿轮在日常生活中的具体应用，包括钟表等；学生可以借助多媒体技术认识齿轮的用处，也可以在课下通过拆卸和组装钟表，认识齿轮的功能性。在工程方面，教师可以引导学生自己动手，搭建更为复杂的齿轮模型。比如，如何实现一个齿轮顺时针旋转的同时，也能带动另一个齿轮顺时针旋转并且转速更大，让学生通过不断地实验和改进，完成齿轮的组装过程，提高学生的思维水平，培育学生不怕失败的科学精神。在艺术层面，教师可以引导学生将美学元素融入实验设计和组装之中，在齿轮排列中突出一种美感，把齿轮的动态美表现出来。在数学层面，教师可以引导学生通过分析齿轮的齿数、转速等之间的关系，自主概括出数学公式，培养学生的抽象思维以及数学模型的建构能力。

（二）根据教学目标，整合学科内容

STEAM教育理念下，科学教育的目标更加多元，这就要教师必须整合多学科内容，以课本教材为依托，以学生的认知能力为依据，通过深入挖掘，主动架构，实现科学和多学科知识的融合。比如，在“生物进化的证据”的教学中，这一课涉及的内容以生物学知识为主，看似和技术、工程、艺术、数学等学科没有关联，其实不然。比如，在技术方面，教师可以利用虚拟现实技术实现情境创设，让学生身临其境感受生物进化的奇妙过程。而为了实现科学和艺术的融合，教师可以引导学生通过绘画和雕塑等形式来展示骨骼模型，加深学生对生物进化知识的理解，提高学生的艺术素养，等等。通过这样的整合，可以更好地实现科学教育的目标。在整合学科内容的过程中，教师要视野开阔，正确认识课本教材的育人潜能，同时鼓励学生大胆尝试、思考和实践，充分发挥学生在整合学科内容中的作用，才能更好地促进学生的自主意识。当然，作为一种理念，STEAM为教师的教育教学提供了重要的方向和参考。教师在具体的实践中，不必拘泥于五大领域知识，还可以适当引入一些历史、地理、语文方面的内容。比如，提供一些阅读材料，让学生了解达尔文进化论的历史背景以及进化论对人类社会和科学发展的影响，通过人文教育，更好地推进STEAM教育理念，彰显科学教育的综合价值。

（三）丰富教学方法，促进教育效果

传统的科学教育方法，较为单一和保守。保障STEAM教育理念的有效推进，需要小学科学教师开拓创新，通过教学方法的改进和丰富，顺利实施STEAM教育理念。总体上说，小学生好奇心强，喜欢有趣新鲜的事物。在科学教育中，教师应该加强趣味性，以激发学生的探索欲为手段，通过尝试各种契合小学生学习诉求的方法，提升教育效果。比如，在“认识杠杆类工具”的学习中，教师可以引入游戏化教学，可以让学生分别扮演小小工程师、小小数学家、小小音乐家等。扮演工程师的同学需要为大家设计一些简易的杠杆工具，如夹子、镊子等，并解释其工作原理；扮演数学家的同学需要为大家分析杠杆的平衡条件，利用数学知识推导杠杆原理；扮演音乐家的同学可以利用手中的工具，为大家演奏一些旋律，并通过自主探索，向大家讲解琴键等乐器材料中用到的杠杆原理等。在这种欢乐有趣的教学方法的带动下，学生可以置身其中，充分感受学习的乐趣。当然，除了游戏化教学，教师还可以尝试情境化教学、翻转式教学等，通过教学方法的丰富，展现科学教育的魅力。

（四）培育创新思维，促进成果转化

STEAM教育理念的实施，要注重培养学生的创新思维和本领，强化成果转化的效率和效果，使学生在解决问题的过程中获得真正的成长。教师要通过不断地启迪和引导，促进学生的自主思考，通过设置一系列富有启发意义的问题，凸显多学科知识的作用。比如，在“潜望镜”的课堂教学设计中，教师就可以不拘泥于课本教材中的材料和步骤，而是让学生重新选择所需材料，重新设计操作步骤，发展学生的创新思维。有的学生选择的是细而长的PE管，这比牙膏盒更加耐用，也更考验学生的动手能力，学生需要用锯子以及打磨工具把PE管锯成合适的长度并保障没有毛刺；之后，需要在PE管的两端涂上胶水，将平面镜粘贴在上面，从而制作成一个简单的潜望镜。教师可以参与学生的动手实践过程，通过问题激发学生的思考：“是否可以利用数学知识、物理知识、工程材料知识等，设计出具有更高反射率的潜望镜，以提高潜望镜的观察效果？”“如何在潜望镜上增加支架或手柄，让潜望镜更加美观和人性化？”等，在问题的启发下，学生需要调用多学科知识完成实践，通过一遍遍的尝试，最终实现教学成果的转化。

（五）关注个体差异，发挥个人优势

不同学生的科学基础、探究能力、合作意识不同。在科学教育中，教师需要关注每一位学生的个体差异，基于STEAM教育理念，引导学生发挥个体优势，积极参与到自主探究和团队合作之中，借以展现个人价值。比如，在“常用工具的使用”的学习中，有的学生认为自己的数学思维较好，那么就可以在小组项目化学习中发挥自身的优势，通过计算和测量，借助几何图形方面的知识实现对工具材料的有效裁剪；而有的学生动手能力强，也可以自告奋勇，向组员示范各种工具的使用方法和技巧，并在具体项目中扮演组装、拆卸、维修等重要角色；有的学生在绘画、体操等方面有一定的艺术修养，也可以在教师和组长的激励下，负责一部分小组分工。比如，为大家制作“常用工具的使用教程”视频，通过图片、音频、背景的艺术化处理，提升视频的观赏性和美感，激发大家的学习兴趣。个体差异不是影响课堂教学的阻碍，恰恰是推动科学教育向前发展的重要引擎。在STEAM教育理念的实施中，无论是教师还是学生，都会看到个性在科学探索中表现出来的独特魅力和价值。因此，教师应该充分了解每一位学生的特点和个性，看到学生的长处，利用学生的长处，鼓励每个学生依据自身的特长参与不同的项目环节，让每个学生都能在自己擅长的领域实现个人价值的最大化，不断提升学生的专业化水平，为学生的成才成功搭建平台。

（六）加强多方合作，助力学生成长

STEAM教育理念的实施，需要多方协调和参与。小学科学教师要加强家长对STEAM教育理念的理解和支持，同时基于学校科学教育的现实情况，吸引社区和企业资源参与学校科学活动，共同为学生提供丰富的学习环境和实践机会。比如，小学科学教师可以向学生家长分享一些科学方面的教育成果，通过图片和视频展示学生基于STEAM理念创造的作品，借此增强家长对STEAM教育理念的认同感，激发家长参与学生课外科学探索活动的积极性。因为有了家长的支持，科学课堂就可以更好地实现课内和课外的结合，家长可以在学生的课外生活中提供丰富的活动材料、场地、资源等，对孩子的综合素质进行引领和帮扶。此外，社区和企业在推动STEAM教育理念的实施过程中所起到的作用是不可或缺的。小学科学教师可以与当地的科技馆或者社区的图书馆进行合作，为科学教育项目的开展提供更好的环境和资源，为学生的综合实践活动提供更多的机会。科技馆可以通过定期举办相关活动，帮助学生提高自己的综合知识和素养。图书馆可以为学生提供一些科技类、技术类、工程类、艺术类、数学类的书籍，定期组织阅读竞赛和读书交流活动，促进学生的经验分享。教师还可以在学校的支持下，邀请相关企业技术人员来校，为学生讲解和演示现代工业体系在推动社会进步和经济发展中的重要作用，诸如机器人组装加工汽车配件的过程，让学生感受科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识在生产生活中的具体运用和表现，形象直观地促进学生对STEAM教育理念的理解和认同。

（七）构建评价体系，促进综合发展

STEAM教育理念的实施效果如何，离不开教学评价的支持。构建多元化的评价体系的目的，既是为了查漏补缺，发现影响学生综合发展的薄弱环节，也是为了让STEAM教育理念的实施更有针对性。在构建科学学科评价体系的过程中，教师不仅要积极关注学生的知识掌握程度，还要围绕学生的多元发展诉求，针对每一位学生的创新能力、团队协作、批判性思维和问题解决能力等进行综合性评估。为此，一方面，小学科学教师要设计多元化的评价内容，包括学生对科学知识的掌握程度、自主实验设计能力、小组活动组织能力、独立思考能力、面对困难和挫折时候的状态和心理等。教师可以通过传统的笔试测验的方式，来考查学生的知识和技能；也可以通过实验项目设计活动、挑战赛等，观察每一位小学生在活动中的创新思维、合作能力、批判性思维等，从中针对性加强帮扶，保障学生的综合发展。另一方面，教师要采用多样化的评价方法，在教师评中融入小组评、家长评、社区评、学生自评和互评等，同时力求评价的全面性和公正性，突出学生在评价体系中的主体位置，激发学生的成长动力。以学生自评和互评为例，每一位学生都可以在科学课后，基于STEAM教育理念对个人发展的总体要求，对自己的整体表现进行点评，既可以围绕自身不足向大家开诚布公地进行“自我批评”，也可以围绕自身的优异表现向大家展示，在同学的赞同和认可中，获得自信心和成就感的提升。

（八）提升教师素质，保障理念实施

小学科学教师的综合素养，是贯彻和落实STEAM教育理念的重要保障。科学教师要加强自身责任，不断丰富学识、提升技能，在多个方面完善自己，才能保障科学课堂的行稳致远。应该说，科学是一门综合学科，本身就涵盖了工程技术方面的知识和原理，只不过STEAM教育理念让科学学科的内在属性变得更加清晰和明确。作为教师，应该深入研读课本教材，不断挖掘教材中有利于实施拓展教学的素材，始终立足学生的长远发展，做好备课和授课工作，提升科学课堂的丰富性和创造性。作为学校，要加强对科学教师的培训和考核，基于STEAM教育理念对教师的总体要求，激发教师的发展动力；同时要为教师提供学习和实践机会，比如可以根据教师的教学需要，开发一些较有针对性和实践意义的跨学科教学资源包，包括当下流行的微课和短视频资源等，供科学教师自主学习和实践。有条件的学校还应该配备专门的STEAM实验室，实验室中提供相关科学探索材料，尤其要以能够启发学生手工操作的工程类材料为主，为科学教师的教育教学提供丰富的资源和良好的环境，也为学生的自主发展提供更好的空间。

五、 结论

总而言之，STEAM教育理念的目的，是旨在通过学科融合，培养适应社会发展需要的复合型和创新型人才。小学科学教师需要在不断的实践中加强反思，结合具体的问题进行针对性的改进，不断促进学生的多学科整合能力，强化学生的科学学习效果。相信STEAM教育理念的引领价值，一定会在科学学科的发展中日渐突出，学生的综合素质也会得到有力的保障。

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