小学科学课中开展STEM活动的方法

胡珏

摘 要：目前STEM教育在小学教育中的地位越来越受到重视，但是在科学课程中开展的少之又少。通过分析德国帕绍大学的课程项目为例，阐述了STEM课程的内涵；并通过多个案例分析在设计科学课程中STEM活动应该使用的方法。

关键词：STEM教育；课程内涵；方法

一、STEM课程内涵

STEM是一种跨学科的应用型方法，它结合了动手做和基于问题的学习。STEM课堂上教师围绕一个真实问题，促进学生参与到一个班级范围内的小组中去开展研究，期间有可能通过面对面的方式、网络的方式与校外学习支持者、学习伙伴开展交流。这种STEM的出发点将提高学生对科学与技术的兴趣，使他们离科学的本质更近。STEM课程的四个要素包括目标、内容、实施、评价。

德国帕绍大学建立以核心能力为目标、以学习内容为载体、以操作层面方法为主体的三维框架结构。以“环保型饮食项目”为例，其目标和内容包括认识自我消费对环境的影响和自己的责任、认识环境变化和消费的联系、认识环保型饮食的可能性、能够解释可能的环保型饮食。过程就可以分为以下部分：首先，成立一个团队；其次，检索（1）饮食和气候变化有什么关系？（2）减少二氧化碳排放的菜肴烹饪；然后，宣传（1）在学校组织一天“素食日”，（2）制作消费对气候影响的视频；最后，制作一个相关主题的可移动展示，参加城市的气候日，办作品展，制订一份计划草图（信息架、演讲文章、预算、广告、工作分工等）。

德国帕绍大学以核心能力为目标的拓展课程开发框架，架起一座理论联系实际的桥梁，能从理论和操作层面指导我国中小学教师课程开发，促进教师从课程层面开发教学内容；提升我国中小学教师的课程开发意识；帮助教师从能力层面思考活动设计。既改变了突出知识为本的教学模式，又避免了过分强调活动，为“活动而活动”的盲目性。

二、开展好的STEM活动的方法

一个好的STEM活动，要以培养学生解决问题和创新能力为目标。不是将科学与工程、技术简单组合起来，而是将零碎的学习知识和机械过程转变为一个探究世界相互联系的不同侧面。

STEM活动的方法流程有以下步骤：

（1）生成研究主题：明确我想研究什么？

（2）制订研究计划：确定要检测和测定的变量，确认实验技术和实验资源。

（3）了解自己的研究主题进行主题的背景研究：确定因变量和自变量以及研究对象。

（4）撰写研究方案：撰寫假说，开展预试验，学习实验技能，科学写作，强调实验安全和伦理问题，确定最好的实验步骤。

（5）准备并开展实验：组织实验记录本，收集数据。

（6）统计分析：进行统计，将数据做成表格和图形，寻找模式。

（7）解释数据：数据说明了什么，接受或者推翻假设，实验结果在本领域或其他领域是否有价值。

（8）报告结果：撰写科研论文，设计展板或口头报告。

三、科学课程中的STEM活动

1.要研读新课标中的STEM教育

2017年2月教育部正式印发《义务教育小学科学课程标准》，课标明确提及学科关联，其中言明STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机融为一体，有利于学生创新能力的培养。

可以明确看出，我国此后的STEM概念强调在于跨学科、项目制学习以及解决问题这三个特点，将区别于国外强调理工科、以及单科教学也被称为STEM的若干种解释，我国将更强调创新能力培养。

2.要突破学科界限和内容限制

目前的科学教材中每个单元都对应于一个学科领域，教师在开展STEM活动设计时容易受到学科界限和学科内容的限制。

打破学科界限往往能取得更好的效果，如“制作1朵花”的活动，属于生命科学领域，但如果将其改为“制作1朵能自动打开的花”，就融入了物质领域中的“力与运动”，增加了工程设计的比重。随着世界各国对“工程设计”的强调，科学教师开展一些设计类的STEM活动，如利用LED灯设计一种实用的工具、设计一张有意义的贺卡等。这样不仅能融合科学、工程与技术，更能培养学生的创造性思维。

3.要安排适当的教学时间

例如，一个科学探究活动转变为STEM活动后，涉及的范围面更广，如将“温度怎样影响球的弹跳”这个探究活动转变为“如何使球弹得更高”的STEM活动之后，就要考虑像地面的软硬程度、拍打的力度、球的充气量等多个因素，而不仅仅考虑温度这一个因素。

再如，“如何将火箭发射更远”这一课题，火箭射程的远近和发射角度、火箭机翼数量及形状、火箭重量等因素有关，如果给学生的限制条件太多，甚至直接要求学生探究其中一个条件，将大大减少对学生工程技术素养的锻炼，最终会流于形式而效果不佳。但是利用一节课的时间展开这么多因素的探究，在教学时间上是不允许的，也无法找出最佳的制作射程最远的火箭。

因为STEM活动关系到工程学方面的系统化过程，一般将1个STEM活动拆分为几个课时来开展，像寻找解决方案和展开讨论，开展实验和进行调整，展示与交流等，可以用多个课时来研究。或者是让学生利用1周或几周的时间思考方案或完成这个实验，最后在课堂上进行实验或展示交流。

参考文献：

[1]秦建军.从STEM整体教学观的角度谈中小学技术教育[J].中小学信息技术教育，2013.

[2]叶兆宁.融合：实现STEM教育的有效策略[J].中国科技教育，2013.

编辑 孙玲娟endprint