STEM在教学设计中的应用

〔摘" "要〕" 在当前的教育改革背景下，核心素养的培养成为教育的重要目标。STEM教学法作为一种跨学科的教学模式，强调对科学、技术、工程和数学的综合应用，能够有效提升学生的创新能力和实践能力。本文重点探讨在小学科学教学中推广普及STEM教学法的策略，以期促进学生核心素养的全面发展。

〔关键词〕" 小学科学；STEM教学法；核心素养；教学应用

〔中图分类号〕" G424" " " " " " " " 〔文献标识码〕" A" " " " "〔文章编号〕" 1674-6317" " （2025）" 08" " 103-105

随着新课改的推进实施，小学科学教学更加注重培养学生的核心素养，让学生认识、掌握与世界相关的科学知识，进而形成科学的认知观和自然观。小学科学是一门综合学科，包括了化学、生物、物理等知识，对于拓宽学生的科学思维视野、培养发展其科学素养，使其树立正确的科学价值观，都有着积极的促进作用。因此，在实施新课标的背景下，小学科学教师要坚持以人为本的理念，强化课堂教学方式创新，不断优化教学策略，激发学生的学习兴趣和动力。应积极引导学生主动学习探究，提高课堂教学质效，培养学生的探究能力和科学素养，促进学生身心的全面发展。

一、整合课程资源，创设跨学科学习情境

整合课程资源是实施STEM教学法的基础。在小学科学教学中，一方面，教师要注重打破传统的学科界限，将科学、技术、工程和数学的知识点进行有效整合，通过创设跨学科的学习情境，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合思维能力。另一方面，可以设计与日常生活紧密相关的项目，让学生在解决实际问题的过程中，综合运用各学科知识。比如，在教授“电和磁”这一单元时，教师可以设计一个“制作简易电磁铁”的项目，让学生在动手实践中学习和理解电和磁的基本原理。在这个项目中，学生首先需要了解电磁铁的工作原理，这涉及物理学中关于电和磁的知识。教师可以引导学生通过实验，观察电流如何产生磁场，以及如何通过改变电流的大小或方向控制磁力的强弱。在制作过程中，学生需运用数学知识进行测量和计算，确定线圈的圈数、计算所需材料的长度等，还需要运用工程学中的设计和制作技能，设计电磁铁的结构，选择合适的材料，并且在制作过程中不断调整和优化设计。通过这样的跨学科项目，学生就能够将抽象的科学理论与实际操作相结合，形成对知识的深刻理解，体验到科学知识在解决实际问题中的应用价值，提高解决复杂问题的能力。为了有效整合课程资源，教师需精心挑选和设计教学内容，确保它们能够相互补充，形成连贯的知识体系。特别是要根据学生的认知水平和兴趣点，设计出既富有挑战性又能够让学生积极参与的项目，鼓励学生进行团队合作，通过小组讨论和协作完成项目任务，提高学生的社交技能，促进他们之间的知识交流和思维碰撞。

在长期的传统教学模式下，教师通常采用机械的灌输式的教学方式，强化学生记忆知识点，学生的学习效果不佳。在实施新课标的背景下，小学科学教师要始终坚持以学生为主体，落实生本理念，强化教学方式策略创新，发挥好指导者作用，精心设计科学实验，鼓励学生自主探索研究，寻找科学答案。小学科学教师要优化课堂教学策略，重视培养学生的学习兴趣，深挖教材中的趣味知识，把抽象的科学知识直观形象地展示给学生，降低课堂教学的难度。教师在进行新课导入时，要强化知识内容与学生生活实际的结合，进行新课导入，促使学生高效学习。教师在进行科学知识的教学时，要将课本知识进行适当延伸，突出一些重大历史事件和精彩小故事，切实增强课堂教学的趣味性，有效激发学生的学习兴趣，为构建高效课堂打下坚实基础。

二、采用项目式学习，促进学生主动探究

STEM教学法可以促进项目式学习。项目式学习是以学生为中心的教学方法，鼓励学生通过参与真实、有意义的项目，学习知识和技能。它强调过程的重要性，组织和引导学生在完成项目的过程中，体验科学探究过程，形成科学态度和科学精神。在小学科学教学中，教师可以设计与课程内容相关的项目任务，引导学生主动探究，从而培养学生的自主学习能力和问题解决能力。比如，在进行《各种各样的植物》的教学中，教师可以组织学生开展“校园植物观察日记”项目，要求学生在一段时间内，定期观察记录校园内植物的生长情况，并分析环境因素对植物生长的影响。学生需选择校园内特定的植物作为观察对象，每天或每周进行观察，并记录下植物的生长变化、天气情况、土壤湿度等数据，在观察中直观地了解植物生长的周期性和环境因素对植物生长的影响。在项目进行过程中，学生不仅要记录数据，还要学会如何分析这些数据，积极思考哪些因素是促进植物生长的，哪些因素可能会对植物生长产生不利影响，在分析中学会如何从数据中提取有用信息，并用科学的方法解释观察到的现象。在此基础上，教师要指导学生学习和探索把发现和分析的结果以书面报告的形式呈现出来，从而锻炼他们的写作能力，提高其表达和沟通能力。在项目结束时，教师可以组织学生将观察日记和分析报告整理成一份完整的项目报告，并在班级或学校范围内展示，从而让学生分享学习成果，增强学习自信心和成就感。学生在这个过程中，就能够学习到植物生长的相关知识，培养观察、记录、分析和报告的能力。他们在参与项目的过程中也能够体验到科学探究的乐趣，学会像科学家一样思考问题，增强对科学的热爱和对自然环境的尊重。

在小学科学学习中，许多学生受到自身认知特点和知识结构的影响，对科学学习的目标不够明确，往往是跟随教师的教学步伐学习，自主学习意识不强，自我探究能力不足，在一定程度上影响了科学学习兴趣，阻碍了主动探究能力的发展。对此，小学科学教师要结合课堂特点，积极开展科学实验活动，引导学生对实验对象进行仔细观察，开展实验操作，找到实验对象的主要特点，最后再由教师归纳总结。在分组实验过程中，教师要积极指导学生进行实验操作，避免发生伤害事故。如果发现学生在实验中得出和教材不一样的结果，教师不要直接批评或否定，而要鼓励学生结合教材实验步骤和操作条件再次操作，并找到导致结果差异的原因，进而提升学生的实验能力和探究能力。比如，教师在教学《制作一个潜望镜》一课知识时，先让学生结合已经学过的“光的传播、光的反射”等知识，独立思考潜望镜是运用了光的什么原理制成的；再把学生分成学习小组，促使学生积极开展思考、交流，展开热烈讨论，将结果写在黑板上；最后，教师与学生围绕结果展开互动，指导学生进行实验操作，进而深化学生对光的反射知识原理的认识和理解。

三、利用信息技术，拓宽学生探索空间

利用信息技术可以辅助STEM教学法的实施，信息技术的迅猛发展为STEM教育带来了革命性变化。在小学科学教学中，教师可以借助多媒体技术、互联网资源以及虚拟实验室等现代信息技术工具，极大地拓展学生的学习探索空间，使教学内容和形式更加丰富多彩。同时，信息技术的应用能够让学生更加广泛和深入地接触到科学知识，有助于提高他们的信息素养和数字技能。比如，在《太阳系和宇宙》的教学中，教师可以运用虚拟现实技术，为学生创造一次难忘的“太空之旅”。组织学生佩戴VR设备，让他们感受到自身仿佛置身于浩瀚的宇宙之中，直观地观察到太阳系中的各个行星，甚至深入探索遥远星系的奥秘。这样做，可以让学生在沉浸式学习体验中形成对宇宙的直观认识，提升对科学知识的好奇心和探索欲望。信息技术可以帮助学生在学习过程中进行模拟实验，通过虚拟实验室进行各种科学实验，而无须担心安全问题或实验材料的限制。比如，在《美丽的化学变化》的教学中，教师可以组织学生在虚拟环境中尝试不同的化学物质组合，观察反应过程和结果，加深对化学知识的理解，并让学生在互动中提高学习效率，增强动手能力和科学探究能力。此外，信息技术的融入还能帮助教师更好地进行个性化教学。通过分析学生在信息技术平台上的学习数据，教师可以了解每个学生的学习进度和难点，从而提供更有针对性的指导和帮助。学生也可以根据自己的兴趣和学习节奏，选择合适的学习资源和路径，实现自主学习。这样的信息技术应用，能够拓展学生的学习空间，丰富教学内容和形式，提高学生的信息素养和数字技能。

小学生天性活泼好动，形象思维能力较强，对陌生事物的接受力、理解力一般较差，在课堂学习中常常会受其他事物影响。围绕这一问题，小学科学教师要充分考虑小学生的特点，强化生动有趣教学情境的创设，坚持从学生的身心特点出发，联系生活实际，增强学生的亲切感，促使学生自主思考，进而有效发展学生的自主思考能力，让其能够接受新鲜事物。教师要紧密联系学生的生活实际，研究学生感兴趣的事物与科学教材知识的结合点，精心创设生活情境，拉近学生生活与科学知识学习的距离，进而提高科学教学的质效。

四、开展合作学习，培养学生团队协作能力

开展合作学习可以提高STEM教学法的教学效果，合作学习强调学生之间的互动与合作。教师在小学科学教学中，可以巧妙地设计一些需要小组合作完成的项目或任务，让学生在共同探索科学问题的过程中学习交流、分享和协作。教师可以组织学生进行科学实验，让每个小组负责不同的实验步骤，然后将结果汇总，共同分析实验数据。这样，学生在合作学习中就能够学到科学知识，在实践中培养团队协作能力、沟通能力和领导能力。团队成员之间需相互依赖，共同解决问题，这有助于学生认识到合作的重要性，并在合作中学会尊重他人的意见和贡献。教师还可以通过角色分配，让学生轮流担任小组长或记录员等角色，在实践中锻炼其领导和组织能力。比如，在进行《不简单的杠杆》的教学中，教师可以将学生分成几个小组，让每个小组负责研究杠杆原理在不同情境下的应用。学生们需要共同讨论，分工合作，有的负责实验操作，有的负责记录数据，还有的负责分析结果。学生在学习过程中，首先需要共同确定研究方向和实验方案，在实验过程中，小组成员之间需要相互沟通，确保每个步骤都准确无误，从而提高沟通技巧和协作能力。当遇到问题时，小组成员需一起讨论解决方案。每个成员都有机会在讨论中提出自己的见解，并可能成为解决问题的领导者，这有助于培养他们的领导能力。在完成实验后，每个小组需向全班展示自己的发现和结论。这要求学生清晰地表达自己的观点，学会倾听和评价其他小组的成果。在展示和评价中，学生能够进一步提升自己的表达能力和批判性思维能力。

综上所述，培养核心素养背景下STEM教学法在小学科学教学中的应用，能够有效促进学生综合素养的提升。通过整合课程资源、采用项目式学习、利用信息技术和开展合作学习等策略，可以为学生创造更加丰富和有效的学习体验。教师应根据具体的教学内容和学生的特点，灵活运用教学方法策略，助力小学科学教育目标的高质量实现。

【本文系建瓯市2022年度教育科研立项课题“STEM在小学科学教学设计中的应用研究”（课题立项批准号B22002）阶段性研究成果】

参考文献

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