基于STEM理念的小学科学实验教学IISDE模式的实施

文/广州市越秀区雅荷塘小学 钟书彦

与传统科学课程内容不同，STEM课程强调为学生提供学习情境，真实性较强的学习情境更能激发学生的求知欲及主观能动性。

一、STEM教育视野下的IICDE教学模式

基于科学实验课程的特点，结合STEM教育课程设计，我们研究形成IICDE模式，力求最大限度发挥教师的指导作用以及学生的主体地位，在一定范围内进行自主探究、团队合作，经历操作性较强的科学探究过程。IICDE模式分为以下5个阶段。

1.引入 （Introduce）： 教师为学生提供问题情境 （项目、真实问题、工程设计等），引导学生提出问题、分析问题，了解学生的前概念，分析学生的储备知识以及技能情况，明确解决问题所需的知识和技能。最后教师与学生共同理清问题，循序渐进地组织后面的探究活动。

2.探究 （Inquiry）：该阶段中学生将对问题进行深入剖析，教师通过方向指导引导学生进行思考与探究，学生在这一阶段中将经历自己进行实验设计、实验探究、记录数据、分析数据、得出结论的过程，在探究过程中进行意义建构，教师作为组织者及引导者，组织学生进行团队合作，引导学生进行合理地思考与探究。

3.构建理论（Constructing theory）：学生通过查阅资料对上述阶段的探究结论进行解释，教师从旁进行疑难解惑，若出现大面积的学生对概念或知识理解不清，教师进行一定的强化指导与练习，该阶段使学生在上一阶段进行的意义建构知识系统化，并对探究方案的设计寻求理论知识的支撑。

4.设计或建造 （DesignorBuild）：基于以上阶段的积累，学生对解决问题所需的科学原理和知识技能有了一定的了解，该阶段学生将进行头脑风暴，团队合作用多种方法进行问题的解决，设计和分析合理的模型或建造实体模型以解决问题，对想法或模型进行反思及多次测试，对数据进行测量和分析，优化结构等。

5.评价与汇报 （Evaluation and Report）：学生通过对探究结果的交流，按照教师出示的评价表格进行自评及他评，回顾反思在该探究过程中的不足，并依据探究和调查得到的结果证据，形成对某一现象或问题的解释及解决方法，用信息技术或文本材料创建解释报告。

二、IICDE教学模式运用实践举例

如五年级上册教科版 “沉与浮”单元，该单元由 “物体在水中是沉还是浮” “沉和浮与什么因素有关” “橡皮泥在水中的沉浮”“造一艘小船” “浮力” “下沉的物体会受到水的浮力吗” “马铃薯在水中的沉浮” “探索马铃薯沉浮的原因”八课组成。该单元的核心概念是 “物体在液体中会受到浮力的作用，浮力的大小与物体的排开水有关，物体的密度决定其在水中的沉浮情况”。

将IICDE教学模式运用至该单元，提出基于工程设计的学习，将实验教学过程糅合其中：第1课（探测前概念，引入问题），通过问题导向的方式探清学生的前概念，了解学生对浮力的初步认识，并提出该单元的工程问题：建造一艘载重量达到自身重量两倍的小船。第2至4课时 （精准探究，建构理论知识），让学生进行探究实验的设计与实施，在实验过程中，探究浮力与物体的体积及排开水的关系，亲历体验探究，最后搜集相关资料，整合并总结归纳知识，构建关于浮力的知识网络。实现前概念向科学概念的顺利转变。第5至7课时 （合理设计与制作），在这一环节中，学生需要设计合适的方案，设计并尝试制作小船的模型，小组成员分工合作，对理论知识进行实践应用，通过完善和改进，提高解决问题的能力。第8课时 （评价与反思），小组进行成果的分享，根据PMIQ评价表格对自己进行审视评价，成员之间互相进行评价。

对浮力的深刻理解是设计与建造的基础，学生通过开放式的探究活动进行实验设计、分析数据、得出结论、搜集资料等环节加深对浮力的理解，在后面的课中利用提供的材料设计并制作小船的模型，在制作过程中反复对模型进行测试，收集数据，反思改进，从中提高综合的科学素养。

IICDE教学模式作为一种教育实践，改变了传统的教学手段，在一定程度上，它使学生和教师的角色发生了转变，教师转变成引导者，根据学生的活动，适时地为学生提供帮助，进行指导。在这种教学模式下，学生动手做，积极进行思考，体验学习的过程，培养团队合作的能力，加深对学科的理解。