在科学教学中融入STEM教育理念的思考

何林

STEM（科学、技术、工程、数学）教育的核心在于创新思维的培养，在不同的学科范畴内搭建一个知识平台，为学生提供认识整体世界的机会。这种跨学科的教学方法既能缓解传统教学中各学科知识割裂的情况，也能使学生的综合解决问题能力得到进一步的提升。在本文中，笔者想探讨的是如何在小学科学教学中融合STEM教育理念，将不同领域的学科知识与技能整合到科学教学中去。

一、科学课中融合STEM教育理念的意义

1. 信息时代的环境特征。当今社会信息产业链高度发达，信息知识的飞速增长已远远超过了以往。知识的增长速度使教育无法面面俱到，任何一门独立的学科都无法满足人类对知识的渴求，只有不断融合才能跟上飞速发展的信息时代。这也正是我们迫切需要引入STEM教育的原因所在。

2. 科学课程学习的目的在于学会迁移并应用于生活。科学课程的宗旨在于培养学生的创新与动手能力，关键在于训练学生的学习迁移能力。而STEM教育的理念恰恰就是将这些进行整合，让学生懂得如何运用“善学”能力探索科学，真正明白什么是“学会学习，学会应用”，强调动手做和主动探索，弥补了传统科学教学中的不足之处。

3. 解决问题的能力在现代教育中的重要性。传统的教育模式常常会培养出“有脚不会走，有脑不会想，茫然不知所措”的学生。为避免这种情况，STEM教育让学生围绕问题开展原创性探究，做到彻底放手，不仅培养了学生设计与解决问题的能力，还间接凸显出了小学科学课程的宗旨所在，对学生今后的发展具有积极意义。

4. 学生能力的培养对今后发展的意义重大。美国科学理事会的研究报告中提出了对未来人力资源的要求：具有创造性的解决问题的能力、综合的沟通能力，具有良好的适应性，有自我管理的能力、个人发展的能力、系统思维的能力。在STEM教育的进行过程中，学生的能力在潜移默化中得到了提升和锻炼，对学生在今后的发展具有一定的奠定性意義。

5. 教师扮演的角色发生变化，应突出学生的主体地位。在现代科学课程的教学中，教师的主导地位在下降，而另外一种身份则会被强化——引导者、促进者、顾问。教师在学生获取知识的过程中开始扮演证实者与解释者的角色，打破以往教师一味灌输的“传道授业者”形象，突出科学探究活动的本质，激发学生的创造性思维。在这一过程中，STEM教育理念的引入有很大帮助。

二、STEM教育理念对现有科学课教学方式的改变

现在大部分的科学活动课都是匆忙结束，但科学探究在短短的40分钟课堂教学中是无法完成的。若将STEM教育理念注入现有的课堂，则可以演变为针对性地提出一个问题，要求学生就此问题开展原创性研究。学生必须通过各种技术方法去搜集信息和分析数据，不断重复地进行测试并改进事先设计的探究方案，最终对研究成果进行交流与分享。这种教学过程看似杂乱无序，实际上对学生能力的培养是大有益处的。以苏教版五年级“神奇的机械”一单元为例，基于STEM教育理念，可以以“总—分—合”的设计思路对这单元的课进行整体的知识建构。先让学生在“总”的程度上对“机械”有个初概念；然后对四种简单机械进行“分”的引导探究，做到每一节课针对教学目标就抛出一个问题让学生自主研究，以此达到整个单元内容的融会贯通；而“合”从字面上就是整合的意思，即从力传递的角度去慢慢引导过渡到本单元的重难点——理解分析简单机械的组合上。利用这种模式，教学效果比之前传统的传授式提高很多。

三、如何用STEM教育理念进行科学教学

整体来看，STEM所陈述的各目标彼此独立又互相关联，要实现所有维度的目标和要求，唯一要做的就是“合”。因此，除了与科学课程教学融合外，还要整合多种教育教学方法与策略。

1. STEM科学教育活动设计和实施需要考虑的因素。在科学课程的整体设计思路上，要考虑到实际的工业情况和生活情境，巧妙地结合科学问题与工程技术。同时，合理规划教学结构对课堂教学也有重要作用。如《认识液体》一课，要求学生了解液体的黏稠度不同这一知识点，在教学的设计上便要考虑到不同液体的选取，围绕课程目标展开，提出“如何让黏稠度高的液体更容易流动”的问题。这样更自然地引导学生从测量和改变液体的流动性的角度去思考，从而将思路过渡到研究和解决工业问题，凸显整合的意义。

2. 通过STEM教育理念提高学生学习主动性。在小学阶段，科学问题大部分源自生活与自然，教师在教学中应尽量提出有挑战性的问题，以激发学生的好奇心。但这从某种程度上来说，也增加了教学中的不确定性，这样开放的课堂要求教师提高对课堂的把控能力。而在STEM教育教学中，教学的核心也更多关注的是学生的发展。以《搭桥梁》一课为例，教材内容只有几张简单的图片，怎样将这节课上得富有新意又充实是个需要思考的问题。笔者立足于STEM理念，让学生在课堂上分小组采用自己的方式去探索三角形与正方形的特点，摸索有哪些方法可以用来加固正方体和立方体，从而慢慢揭示这节课知识点——结构的稳定性，最后得出结论：结构的稳定性受其形状、材质、连接方式的影响，三角形是最稳定的结构。以这样的思路实施课程，笔者发现课堂上学生的主动性得到了提高，并且对原本陌生的科学原理和工程技术有了一个更深层次的理解。刚接到任务时，学生会有一定的压力，但在小组合作的帮助下及发散思维的推动下，学生会经历“柳暗花明又一村”的过程性变化。营造这样的课堂氛围，在提升学生学习主动性之余，也能产生师生之间的情感碰撞。

3. 运用STEM教育理念促进科学知识和实践相结合。灌输式教学是现有课堂常见的模式，这种脱离本质的“说”，会让学生对科学课产生走过场、“虚无缥缈”的感觉。相反，“做”是STEM理念下科学活动的生命力。只有在教学中让学生做到“知识”与“实践”的统一，让其将课上所得与生活融为一体，学以致用，才能真正体现“实践出真知”的教育理念。以“养蚕经验交流会”为例，传统教学方式是利用幻灯片、视频等媒体设备让学生了解养蚕的相关知识，显得课程乏味无趣。而融入STEM理念的教学是让学生真正参与养蚕的过程，观察抽丝等一系列活动，让学生亲手实践，发现问题，再通过小组讨论来研究，能有效解决现有科学活动课存在的脱离实践的问题。在融入STEM理念的科学活动课中，教师带领学生一同探索未知新鲜丰富的教育时空，能让每一个学生都在课堂中感受到开放自主带来的快感，能为学生注入活力，激发他们学习科学的兴趣。

（作者单位：福建省福州金山小学 责任编辑：庄严 黄晓夏）