基于STEM理念，科学实践性作业设计的再思考

刘学军

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写， STEM课程重点是加强对学生四个方面的教育：科学素养、技术素养、工程素养、数学素养，生活中发生的大多数问题需要应用多种学科的知识来共同解决。而实践性作业正是在STEM理念指导下，与小学科学相融合的一种课外作业形式，具有基础性与拓展性。以课堂学习为基础，在教师的指导与帮助下，通过学生的自主活动、获得直接经验和实践能力为中心的作业，更多地让学生参与验证并亲历实践过程，独立完成并获得知识、情感、态度与价值观的初步发展，应用多学科知识的能力，促进探究思维能力与问题的提出与研究能力的提升。

一、有效转变学生的学习方式，促进学生实践能力与科学素养的养成

STEM，并不局限于四门各自独立的学校，而是更关注其“整合”的意义与实践价值。实践性作业是学生自主参与的学习，是基于项目的学习，是运用小学科学知识及各门学科知识进行科学探究的过程和工程探究的过程。同时实践性作业是学生将所学知识“学以致用”的重要载体，成为学生实现个体自我体验的重要方式。STEM与小学科学的有机融合，着眼于课堂教学目标的有效达成，有利于转变学生的学习方式，有利于学生主动探究意识的形成与发展，有利于学生在做中学与在学中思，将有效改变以往师生对“学习结果”的过分关注，转化为更关注“学习过程”的体验与获得，培养学生积极学习的态度与创新思维的基础。

例如五年级的学生，在前几年的科学课上学到了很多关于活性炭、滤网等的知识，当学生学到水污染与环境保护后，老师就可以与学生一起设计一个基于STEM的实践性作业——自制水过滤器。学生将应用以前学过的知识如：碳能净化水质，滤纸能过滤不可溶杂质等很多知识，同时利用互联网，搜集相关知识，研究水过滤器的制作，而且要求制作出来的过滤器要比较过滤的效果，材料易见，美观，具有商业价值，这些要求的提出，使学生在考虑效果的同时，还要考虑到材料的美观、简洁、易购等因素，能走出实验室走进百姓家。老师要求从以下几个步骤来完成这个作业：信息搜集—小组头脑风暴（独立完成前的小组合作）—绘制模型—准备材料（写出材料作用或原理）—拟定步骤—模型材料的选择与制作—多次实验—改进提升—交流分享—反思小结报告。这样的实践性作业，学生充满着无限的积极性，各种奇思妙想，将自己所学的科学知识、美术知识充分进行整合与创新，这样的作业既有合作，又有资料的再学习，有独立思考，又有交流分享，基于科学，基于STEM理念，培养的学生项目创造与整合的能力、动手实践的能力，改变了学生学习与研究的学习方式……

二、有效拓展课堂教学的时空，促进学生多学科知识的融合与应用

实践性作业是课堂教学的延伸与拓展，它对培养学生的科学实践能力、创新思维具有积极的推动作用。通过挖掘小学科学实践性作业的丰富内涵，从多层面、多角度研究与寻求实践性作业的设计方法，为学生提供更为广阔的自由的探索空间与学习空间，以提高学生学习科学的兴趣和能力;探索与研究实践性作业的评价机制，尝试探索能促进小学生个性发展又能提升学生科学综合素养的实践性作业的范式;实践性作业内容的选择与操作，将基于STEM教育的发展理念，以促进学生多学科的整合、多思路交融、多成果的创新。

声音的产生与传播是四年级科学内容，这部分内容让学生充分感受到声音的产生的方式、声音的变化、声音传播的介质、聲音的传播的效果等。但学生对声音或音乐的探索和感知还停留在简单或单一的层面，对声音或音乐的声调等没有切身的体会，如果在学了声音这一单元后进行拓展性的作业——制作盒子吉他，让学生用科学的方式进一步探索声音、探索音乐，探索永远是儿童感兴趣的事，自制乐器，不仅可以让儿童进一步理解和了解声音的振动频率与音调，更可以培养学生综合实践能力、创新创造能力。首先在布置这项实践性作业之前，老师要进行一定的课堂辅导，实物介绍吉他的基本构造，让学生了解吉他发声的基本原理，了解声波的变化。这样的作业不仅让学生进一步巩固科学课所学的知识，在制作的过程中让学生利用各学科的知识，在尝试与失败中培养了学生STEM下思维能力、创新的能力、跨界整合能力，既是一名小工程师，又是一名工匠，这样的作业学生完成的时间虽然长，做出来的吉他虽然音质不好或不准，但留给孩子的是能力与素养。

三、有效丰富教师的教学手段，促进学生的个性发展与终身发展

科学问题本就源于自然，源于某一现象的问题，如“为什么杯子里的热水会变凉？”工程学则源于需要解决的某个难题，例如“怎样让房子更保暖？”这两个貌似不相同的问题，其本质却都是热学中能量的传递问题。当教学围绕这个本质展开时，就有了一条隐形的线索，将科学和工程问题有效地结合在一起。可见，STEM的教学并不是简单地将科学与工程组合起来，而是要把学生学习到的零碎的知识与机械过程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程。小学科学实践性作业设计与管理，在科学、技术、工程、数学之间形成一种相互支撑、相互补充、共同发展的关系。在交互中，在相互的碰撞中，才能实现深层次的学习、理解性学习，也才能真正培养儿童各个方面的技能和认识。可见，将STEM教育引入中小学科学作业的设计，更突显小学科学的实践性、活动性、综合性的特质，有效促进学生科学素养的形成。这样的教学方式，能有效地丰富教师的教学方式，教师在课堂建构或在课程建构时，每说的一句话，让学生做的每一实验，都要基于学生的素养提升，都要基于STEM项目化的学习，从儿童视角去实践“做中学”“学中思”。

基于STEM理念，进行小学科学实践性作业内容的设计、呈现与整合，将有效促进学生关键能力的养成，通过实践性作业的布置，使学生参与以活动、项目、课程和问题为目标的研究学习，这既是课内知识的拓展，更是课内与课外的有机融合，为学生提供一种动手做的活动体验，且整合各学科的知识，让学生创造、设计、建构、发现，这样的作业，学生在兴趣中种下创新的种子。

【作者单位：如东县双甸小学  江苏】