STEM与小学科学融合策略例谈

朱琛琳

摘要：将STEM教育理念融入到小学科学的教学中，既不用改变科学教学现有的知识体系，也不用额外花费时间和精力重新去开发新的活动，还能利用课堂教学这一主阵地，让每位学生在综合性的项目活动中学习科学知识，培养关键能力。真正发挥科学课程中科学、工程、技术相融合的综合性、实践性特征，将小学科学课程标准中“科学、技术、社会与环境目标”落到实处。

关键词：STEM教育;小学科学;融合策略

随着科学教育在各教育阶段日益受到重视，研究者越来越关注科学教育在学生科学素养发展中的实践性和综合性作用。特别是在2017年由国家教育部制定的《义务教育小学科学课程标准》中，在小学科学教育的目标中明确出现了“科学、技术、社会与环境目标”这一部分，显而易见，这是受到了国际上STEM教育的启发和影响。

STEM教育进入我国年头不算久，但势头却不小。2014年，上海STEM云中心成立;2015年，江苏省集中一个市实施STEM教育，推进中小学教育创新;2016年教育部在《教育信息化“十三五”规划》中提出“探索STEM教育、创客教育等新教育模式”。才几年时间，这种教育理念已经从国家层面得到认可和推广，也得到了各级各类教育科研机构和广大一线教师的青睐。

虽然STEM教育可以融入到各类学科教学中，但从《小学科学课程标准》中不难看出，小学科学是把STEM教育理念融入其中比较合适的学科之一。笔者从事小学科学教学近20年，从不同渠道的教研活动中观摩过一些STEM课程的教学，目前主要有两种形式。

诚如在江苏省小学STEM课程建设推进研讨活动中江苏省省教科院副院长王国强提到的，小学阶段STEM课程建设中存在“点缀型”课程，师资弱，课程鱼龙混杂、良莠不齐，学校课程受商业功利性影响强等问题。如果能将STEM教育理念融入到小学科学的教学中，融入到课堂活动中，既不能改变科学教学现有的知识体系，也不用额外重新花费时间和精力去开发新的活动，还能利用课堂教学这一主阵地，让每位学生在综合性的项目活动中学习科学知识、培养各项能力，真正发挥科学课程中科学、工程、技术相融合的综合性、实践性特征。

析因：现有教材编排“神合貌离”

在教学实践活动中，小学科学中的教材编排体系一般是每册设置四个单元，每单元以同一个主题的相关内容分解成7至8课。例如，五年级（上）“沉和浮”单元，以浮力为研究主题，从物体在水中沉还是浮开始研究，到物体所受浮力与什么有关，再到制作一艘船，结束整个单元。这样的单元安排，源于某个自然现象引出一串相关科学问题，到单元结尾时将前面学习到的知识通过工程、技术转化成“制作一般小船”的工程问题。这一单元本质上有一条隐形线索，将“沉浮”的科学问题与“制作小船”的工程问题结合在一起。这样的单元还有不少，四年级（下）的“电”、五年级（上）的“运动和力”、五年级（下）的“热”，六年级（上）的“形状与结构”等。

实际教学中，笔者总感觉整个单元的科学知识与工程技术明显成分离状态，单元前段，科学问题之间虽然有一定关联，但以小学阶段学生的知识水平和知识整合能力来看，将前后知识关联起来统一到一个科学概念下是有困难的;单元最后，再把這些稍显零碎的知识运用到解决工程问题上时，学生在设计制作中需要调动前面所学，需要较系统地解决实际问题，这之间就出现了知识零碎、学无以致用的困境。

突破：改变理念，化零为整

特级教师曾宝俊在他的“关于当前STEAM热潮的冷思考”讲座中提到“我们在讨论建构学校STEAM教育体系的时候，必须将它置于学校整个的育人体系之下，而并不是让它跟学校目前的育人体系并行，甚至是说我有一个STEAM就可以把所有东西都可以取代了。”

STEM教育不仅仅是一种教育形式，它也是一种理念，一种追求，是教师在组织教学时能主动将科学问题融入工程、技术、数学问题的一种意识，它是把科学问题与工程、技术、数学问题变成一个项目或活动的几个侧面，如同一个骰子的几个面，无法割裂。笔者受STEM教育理念启发，尝试将小学科学四下“电”单元进行了教材重整。

原有教材分为“静电现象”、“点亮小灯泡”“简单电路” “电路出故障了” “导体与绝缘体”“做个小开关”“不一样的电路连接”这七块内容，其中包含了认识静电、正负电荷，知道电流动起来能点亮灯泡亮，认识通、断路及短路，知道不同的物体导电性能不同，学习简单电路连接、制作小开关，会分辨和安装串联、并联电路。如果就以解决科学问题的方式来学习，每一课的内容都具有相对独立性，但实际上，这些知识的内在是紧密关联的，是“电”学知识中最基本的原理。

用STEM理念来重组教材，将这些知识融入到工程问题中，在解决实际问题上学习科学知识，真正调动学生学习的主动性，发展学生解决问题的实际能力。找到一个能融合这些电学知识的工程问题，这些神合貌离的零碎“电”学基本原理就能纽结成一个整体。

策略：小学科学融入“STEM教育”

这一单元的教材中，有一课“做一个小开关”，是从观察一个手电筒的开关来学习制作一个开关。受这部分内容的启发，再联想到在学校科技制作比赛中，有不少同学会制作各式各样的台灯、手电等照明装置，笔者觉得从制作一个手电筒开始来学习“电”学知识，将电学知识与这个工程问题融合在一起，学生在制作中学习，边学习边制作，用学习来指导制作，用制作来理解知识。这里所提到的STEAM教育脱胎于STEM教育，只是在其中增加了一个“A”，关于艺术层面的融合。本文的思考立足于STEM教育，借用曾宝俊的观点来说明一二，但并不涉及到具体的艺术层面的话题，所以本文采用STEM的说法。

找准与单元知识适切的项目 STEM教育基本以一个项目或一个主题来将科学知识、工程与技术问题融合在一起。所以，如果要把小学科学中的一个知识单元“STEM”化，找到一个能将单元知识基本融合在一起的“项目”很重要。

这个项目既要能将一个单元的基本知识点串通，也要有趣味性，还得适合学生的年龄层次，难度不能超出学生的实际能力。

以本单元为例，制作一个手电筒这个项目的选定，基于以下思考：制作过程中会涉及到灯泡、电路连接、开关、串联并联、导体绝缘体等相关知识，包含了这一单元大部分的知识（静电除外）;材料简便易得;制作难度不高;趣味性强;制作中还可进行设计、亮度、美观等方面的深度、拓展研究。

科学分解与单元知识融合 “电”单元一共分为七课时，将静电、简单电路连接、电流基础、导体绝缘体、电路开关、串联并联等电学基础常识和技能在这七课时中相对独立教学。现在这些知识和技能性的教学不再单独呈现，而是随着“制作手电”这个项目边制作边学习，边学习边制作。学习为了解决制作问题，制作转化知识。

合理分解“项目”，一是为了能将知识融入到制作中，不至于只会制作不懂原理;二是为了调动学生学习知识的欲望，了解基本原理是为了更好地制作。在“制作手电筒”这个项目中，如何建构知识与技能的梯度，是体现项目与科学知识融合的一个关键点。

经过有梯度的分解，将一个项目活动拆分成几个不同的微小项目，边制作边学习相关知识。学生在项目活动过程中兴趣高，劲头足。

开放项目与单元结尾 在项目建构的过程中，还需要留有开放式结尾。以上面“制作手电筒”项目为例，最后来一个“秀”，学生将前面几个活动中学到的技能、方法活学活用，制作各有特色的手电筒，在全班展示，展示时不仅展示自己的手电筒，还考验学生的表达能力。开放式的活动成果，开放式的展示方式，是对学生创新能力的一种激励，也是对学生综合素养的一次考验。

在项目活动过程中还有不少意外收获：学生在铺设导线时会考虑整齐美观的问题，制作开关时会思考方便、灵敏的问题，制作手电筒筒身时会考虑与电池是否匹配……

在本学期四年级4个平行班中，两个班用教材的编排进行教学，两个班用整合后的编排教学。经过实践的检验，将小学科学四年级（下）“电”单元STEM化后，学生的学习具有更清晰的问题意识，在制作过程中目标明确，学习与实践的关联性更强，解决实际问题的能力得到有效训练。而这次的项目活动让亲历的每一位学生都得到了锻炼，项目式的学习方式惠及每一位学生，使其在合作交流中生发智慧，在批判创新中提升能力。

STEM教育追求的是一种重实践的超学科教育。任何事情都不仅仅依靠某一种能力来实现，而是需要借于多种能力之间的综合。现有教材重知识也重能力的编排已经向知识能力并重前进了一大步，但单元知识间的外在关联松散，還是普遍存在的。运用STEM教育理念将小学科学的单元化结构整合到一个项目中去，融知识学习于工程、技术之下，全面发展学生综合能力，事半功倍。

【本文系苏州市“十三五”教育科学规划课题《基于综合性学习的圆融课程的案例研究》（课题编号：苏教科规验字第16121739号）阶段性成果】

参考文献

叶兆宁.融合：实现STEM教育的有效策略[J].中国科技教育，2013（3）.

（作者单位：江苏省张家港市塘市小学）