基于“STEAM”教育的小学生科学探究能力培养的实践研究*

李 祥

(合肥市第二十中学 安徽合肥 230001)

一、STEAM教育与科学探究能力培养的关系

STEAM教育是一种由科学(Science) 、技术(Technology) 、工程(Engineering) 、艺术(Arts) 、数学(Mathematics) 等多学科融合的综合性教育理念和教育模式。STEAM教育倡导“从做中学”和“体验式教学”，采用跨学科的方法教授学生科学、技术、工程、艺术和数学方面的知识，通过解决真实问题帮助学生形成知识体系。STEAM 教育改变了传统教学中将学科知识简单叠加的现状，倡导学生以学科整合的方式认识世界，以综合实践的形式改造世界，掌握科学的探究方法，培养自主学习能力、科学探究能力、问题解决能力、艺术审美能力和创新实践能力，为创新型人才培养奠定基础。

科学探究能力作为学生的核心素养成分之一，是逐步形成和发展的。《科学》课程标准指出：“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。”学校教育需要保护学生勇于探究的精神，通过创新教育方式提升学生的科学探究能力。让学生在探究活动中，既可以体验学习的乐趣，解决真实情境中的问题，获取科学知识，又可以增长科学探究能力，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，促进全面发展，这些与STEAM教育所倡导的理念不谋而合。

二、基于STEAM 教育培养学生科学探究能力的实践途径

(一)STEAM教育硬件空间环境的创建

为了帮助学生理解科学工程技术等抽象概念，将STEAM教育理念下的新奇想法转变为现实，学校先后建成科学探究室、绿色植物创新室和综合实践活动室等专用教室，满足科技探究实验活动的开展。

科学探究实验室分为展示区、创造区、研讨区，材料区和电子资源区等功能区，利用先进的信息技术资源和实验器材，通过机器人编程、3D打印技术，把学生新奇的创意变为现实，分享富有创意的技术知识和理念。绿色植物创新实验室是我校和安农大合作项目，设有菌类生长温室，生态平衡模拟微系统，绿色植物培养器等设备，通过对动植物生长过程的科学研究，探究自然世界的奥秘，并结合大蜀山植物的考察发现，进行科学探究实践。学校还建有多个综合实践活动室，学生开展模型拼搭，科技手工制作，十字绣，脸谱制作，科幻画等综合实践活动，培养动手能力，感受创造的乐趣。

学校还结合校园文化建设，将科技元素融入校园环境中。学校北天井的设计主题为开眼看世界，从楼上俯视，整个天井造型是一只眼睛，凝视蓝天，仿佛正在探索未知世界。南天井地面是动感的五环造型，象征科技之光，激发无穷的想象。校园内建有苏州园林回廊风格的科技主题展览厅，介绍科技知识，展示学生科技作品，营造浓厚的科技文化氛围。

(二)STEAM教育课堂教学资源的整合

STEAM教育理念倡导，所有的学科都可以也应该相互连接，学生参与跨学科的学习，打破传统的学科界限。我们以课堂教学为主阵地，加强学科间的融合，鼓励各学科老师互相协作，以“1+X”形式，整合学科资源，以问题为导向，鼓励尝试综合运用所学知识，解决实际问题。

学校打破了传统教研组分科设立模式，语文、数学、科学、艺术等学科老师共同合作，创建STEAM教育教研组。大家围绕一个共同的学习主题，结合所任学科特点，开展STEAM教育实验。比如三年级语文课文《放飞蜻蜓》，语文老师带领学生通过学习，了解蜻蜓尾巴和眼睛的特点，知道蜻蜓是益虫，要保护它们。学生自主搜集资料，了解蜻蜓对农业的作用，加深认识。同样的蜻蜓教学主题，音乐老师在课堂上教唱歌曲《红蜻蜓》，感受优美意境，激发学生对蜻蜓的喜爱之情。美术课上，老师指导学生画蜻蜓，了解仿生学，设计想象中的飞机造型。科学课上，让学生了解蜻蜓的身体构造和捕虫技能，引导学生思考蜻蜓的外形结构与飞行的关系，制作竹蜻蜓和纸飞机，学以致用。围绕蜻蜓这个研究主题，学科知识融合，课堂资源整合，让学生对蜻蜓既有感性认识，也有理性探究，有效激发学生的学习兴趣，提升其科学探究能力。

STEAM教育强调整合，重在实践，注重培养学生的创新思维、探究精神和解决问题的实践能力。这就要求老师在课堂教学中，重视学生创新意识的培养，善于建立各学科知识的联系，培养学生综合实践能力。比如数学课堂上，老师注重引导学生发现生活中的数学问题，用数学的方法尝试解决问题，鼓励学生写数学日记，制作学具，锻炼科学思维方法。语文课堂上，老师鼓励学生开展调查实践活动，学会观察思考，尝试写实践研究报告。引导学生广泛阅读科普类书籍，培养热爱科学的精神。美术课上，融入音乐和民俗元素，开展地方戏剧脸谱制作，鼓励创新，培养动手能力。科学课上，采用音乐、图画、情景剧等形式，让枯燥的科学知识变得有趣形象。

(三)STEAM教育特色课程的开发研究

学校开展STEAM教育，培养学生科学探究能力，必须依托相应的特色课程。STEAM教育特色课程既要跨学科综合性，也要结合日常生活，是生活与学科的融合，不仅要关注学生对学科知识的深度理解、科学性解释及其迁移运用，还要关注学生的劳动意识、技术运用、人文积淀、审美情趣等素养，通过学习帮助学生形成勤于反思、乐学善学、批判质疑、勇于探究的良好品格。

学校结合大蜀山丰富的动植物生态资源，自编《绿色植物》综合实践教材，教材内容以主题活动为主，以植物的茎、花、叶、果实、种子和胚芽的研究为主线，探究植物与环境、植物与生活、植物与科技、植物与人类的关系，引导学生观察思考，培养科学思维，认识自然，陶冶情操。

学校依托科技创新实验室，联合安农大、科大讯飞等专业技术团队，开展项目式科技课程的学习。如植物研究的绿视界社团、植物标本模型社团，锻炼学生的观察能力和动手实践能力。机器人编程、讯飞语音合成、小小机器人、专利发明等特色课程的设立，满足学生不同的兴趣需求，学生积极创新创造，在各级各类比赛中崭露头角，科学探究的积极性越来越高。

学校基于STEAM教育，结合实际师资力量，引进校外专业机构，不断开发适合学生特点的科技类课程，培养学生创新精神和实践能力，促进学生自主探究、合作交流，提升核心素养，提高科学探究能力，取得良好的效果。

(四)STEAM教育综合活动的探索设计

STEAM教育重视实践研究，强调做中学和玩中学，基于STEAM教育的小学生科学探究能力的培养，更加强调情境的设置，开展体验式学习，学生在趣味盎然的科技活动中，培养创新创造能力，同时提高交往合作能力。

高新区高科技企业云集，有中国声谷科大讯飞、量子肿瘤治疗研究所、光伏太阳能产业等尖端科技院所，学校每年定期组织学生开展“科宝游高新”活动，通过参观众多科技企业，了解目前国内最前沿的科学技术，感受科技魅力，从而激发孩子们的科技创新兴趣。

研学旅行，在旅行中探索科学奥秘。学校定期组织学生外出研学，锻炼综合素质。每次研学都有科技主题，比如滨湖湿地公园的“垃圾去哪儿”活动，浙江安吉的竹文化研究，无锡的陶瓷文化之旅，药都亳州的中草药探秘等，学生搜集资料，开展小课题研究，收集标本，撰写调查小论文等，将旅行和科学考察有机结合，培养学生探索自然科学奥秘的能力。

校园“三创节”，让科学变得更好玩。学校每年举行以“创意、创新、创造”为主题的“三创节”活动,学生展示机器人项目、植物研究标本、科技小制作小发明，开展创意作文大赛、科幻画评比、数学小论文比赛，开展科普游戏体验活动。学生在轻松愉快的活动中，感受创造发明的乐趣，在充满科技元素的活动中，提升科学探究能力。

三、STEAM教育对小学生科学探究能力的促进提升

(一)增强学生科学探究兴趣

丰富多彩的STEAM教育课程，形式多样的科技体验活动，让学生在科学探究的过程中感到新鲜好奇，在解决问题的实验过程中产生满足与愉悦。学生对学科学用科学产生浓厚的兴趣，良好的学习习惯逐渐养成。在合肥市绿色学业质量测评中，我校学生的科学学业水平达到优秀等次，学生的思维能力、好奇心求知欲、潜能发展、兴趣特长指数等绿色指标均远高于同区域平均水平。

(二)激发学生科学创新意识

STEAM教育注重知识的整合，在发现问题解决问题的过程中，学生积极思考，围绕项目开展探究活动，鼓励学生尝试，引导学生创造。学生通过小组合作，尝试多角度分析问题，敢于发表见解，并在试验中大胆求证，促进创新创造意识的发展，让探究发现的过程迸发智慧的火花。比如我校学生研发阿尔法语音狗，就是在原有复读机功能基础上，增加互动读答、自主选择朗读内容的创意，让复读机更智能更人性化。STEAM教育发展了学生的创新思维，激发学生发明创造的热情。

(三)提高学生科学探究能力

STEAM教育强调实践，注重动手能力的培养，学生在老师的引导下，借助实验室先进的科学仪器设备，自主动手去探索发现，不断尝试实验，最后得出实证性的结论。这种科学探究的过程，学生在研究范围、研究思路、研究方法、研究仪器的选择等方面得到锻炼，懂得运用科学方法去解决生活中的问题。例如绿色植物社团学生观察蘑菇生长过程，理解植物成长所需要的条件。机器人社团学生在灭火机器人的开发中，不断尝试各种方案，解决遇到的实际问题。

综上所述，STEAM教育开辟全新的视角，改变传统的知识传授模式，注重问题导向和研究项目设置，在培养学生科学素养，特别是提升科学探究能力上，具有巨大的优势。