基于STEAM教育理念的科学课堂5E教学模式初探

马培

随着科学教育的发展，小学阶段STEAM 教育理念因其打破传统常规分科教学，将多个学科领域的知识深层综合，培养学生设计和解决实际问题能力，为小学科学课程改革提供了新思路和新方法。本文概述了STEAM 教育的内涵，分析了小学科学教育存在的问题，实践了适用于小学科学课程教学的5E教学模式，并取得了一定成效。

当今世界发展迅速，人们对于科技的依赖程度越来越高，为了顺应时代的发展，世界各国积极寻求掌握高科技的综合型人才。各国的教育系统积极地应对这种时代的需求，尝试改变传统的教育方式，培养时代需要的创新性人才。STEAM 教育理念的出现为我们实现人才培养战略提供了一条可行的思路。

一、STEAM教育的内涵

STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）五门学科英文单词首字母的缩写，它是将多门学科素养进行深层的融合，培养学生综合解决问题的能力。STEAM教育注重学习过程，它是一种新的教学方式：让学生从过程中学习各种学科知识，达到知识的融会贯通以及综合能力的提升。

自2001年全国基础教育课程改革以来，小学科学教育在培养学生创新思维、探究能力等方面取得了一些进展，但从有关中小学 STEAM 教育方面的论文来看，关于 STEAM 教育在我国中小学的实施都是处于一个尝试本土化阶段。2017年2月，我国《义务教育小学科学课程标准》明确指出了該教育模式是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，旨在培养学生的创新意识和创新能力。

二、我国小学科学课堂教学存在问题

STEAM 教育在我国尚属于新型教育理念，它的发展还没有形成完整的理论体系和操作模式，小学科学引进该课程理念还存在以下问题。

（一）教师本身专业素养不足。科学课程是一门综合多门学科知识的学科，但是绝大多数学校担任科学的教师所学的专业是物理、化学、生物、地理等学科的其中一门， 因此教师本身专业素养不能满足科学课所需。

（二）照搬国外STEAM模式。很多学校为了求新，盲目地引进STEAM课程，有的甚至花重金招外教上课，完全没有考虑其是否适合本校学生的基本情况。从而导致浪费时间和金钱，学生收获甚微。

（三）小学科学实验走马观花。目前浙江省小学科学课时安排是1～2年级每周一节，3～4年级每周两节，5～6年级每周三节。每节课的内容非常的满，能够上完课程时间已经很紧张，留给学生真正实验的时间很少，实验成了一种形式，没有得到落实。

面对以上问题，如何将STEAM教育理念贯彻落实，如何设计科学课堂教学达到预期的效果，对教师而言是一个巨大的挑战。

三、小学科学课堂5E教学模式尝试

到目前为止，我国的STEAM课程还没有形成一个有效且供广泛推广的教学模式。常见的几种STEAM教学模式有基于项目的学习（PBL，Project-Based Learning）、基于真实问题解决的探究学习（PBL，Problem-Based Learning）、基于设计的学习（DBL，Design-Based Learning）、5E教学模式。 这四种教学模式各有特点和优势。由于小学科学课程课时少、任务重、班级人数较多等特点，在小学科学课堂教学中，比较适用的是5E教学模式。

5E教学模式是基于建构主义理论的“学习环”模式，由5个环节组成，即引入（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、精致（Elaboration）、评价（Evaluation）。

（一）引入环节

引入是5E教学模式的起始环节。该环节主要是创设问题情境，暴露学生前概念，引发认知冲突，激发学生学习兴趣与探究积极性。教师在开展教学前，应先分析学生年龄特征、智力发展状况、前概念水平，创设的情境中的问题应贴近学生生活，并与学生学习内容紧密相连，使他们产生共鸣。同时，问题的难度应适中，以便让学生感觉通过努力获得成就感。

例如，浙教版五年级下册第一单元第一课《物体在水中是沉还是浮》一课（以下例子均为浙教版教材），通过以下情境：教师课前准备一块新鲜的胡萝卜（沉的）和一盆清澈的水，上课时让学生猜一猜，整个胡萝卜和将其切成小块，沉还是浮状态如何？（图1同种材料的物体，改变其大小，沉浮状态不变）这里明确学生已有的不同认知，设计直观实验让学生形成认知冲突，激发学生学习兴趣，促进学生主动学习。

（二）探究环节

探究是5E教学模式的主体环节。在引入环节中，学生已经产生了认知冲突，可以直接参与观察或实验探究，这时学生将会全身心地投入到探究活动中去。各小组学生以小组合作的形式，利用学习资源设计方案，自主选择材料进行自主探究，通过多个探究活动，获得对概念的感性经验。教师在实施教学过程中，应注意观察、倾听，适当引导学生自主完成，这样才能使学生在科学学习过程中实现知识的获得与探究能力的提升。

例如，四年级下册《各种各样的花》一课中给学生提供充足的有鲜明特点的花，让学生象观察油菜花那样观察这些花，分辨并记录它们的萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊的数量、相同点和不同点，小组内讨论他们的发现。学生从不同实验材料得出可靠证据，从而得到结论。通过本环节的实验探究，学生在思维能力和探究能力方面得到大大地提升。

（三）解释环节

解释是5E教学模式的关键环节。学生利用在探究活动中获取的数据或证据，进行科学解释或论证，从而将引入环节中的前概念提升或者纠正为科学概念。在这个环节中，教师应层层递进地引导学生在面对不同的解释和结论时学会思考与分辨，从而再展开讨论与交流。这时教师尝试提供新概念、规范的科学用语引导。在教师的指导下，学生已经潜移默化地学会使用新知识回答最初提出的问题，培养学生数据分析能力、发展逻辑思维能力、训练学生的语言表达能力。