科学STEM教育中学生创新能力的培养

俞斌

随着教育改革的推进，培养创新型人才越来越成为各级学校所讨论的话题。小学科学是一门让学生对世界有一个初步认识的学科，其中包含了很多方面的自然科学，可以在很大程度上发挥培养学生创新能力的作用。STEM教育作为培养学生科学素养的工具，运用在小学科学教学中，可以很好地培养学生的创新能力。本文将对STEM教育做一个阐述，结合科学学科的特点，论述小学科学开展STEM教育的可行性，并且提出培养学生创新能力的具体方法。

STEM是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写，其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律;技术和工程则是在尊重自然规律的基础上，改造世界、实现与自然界的和谐共处、解决社会发展过程中遇到的难题;数学则作为技术与工程学科的基础工具。小学科学所包含的内容较多，与STEM教育所对应的内容有很高的契合度，因此，小学科学开展STEM教育以培养学生的创新能力有着很大的可行性。

一、小学科学开展STEM教育可以培养学生创新能力

STEM教育包含了科学、技术、工程、数学等四方面的内容，而小学科学是学生认识自然科学的一门启蒙性学科。由于小学阶段还无法细分物理、化学、生物等自然学科，因此小学科学不仅包含我们日常所熟知的一些物理知识，还包括化学、生物学等知识，甚至还有一些地质学、气象学、工程学知识在里面，可以说是包罗万象。除了数学这门学科外，小学科学几乎囊括了STEM所有的内容。虽然内容浅显了一些，但是对于激发学生探索自然界的兴趣、开发学生的智力还是有很大帮助的，并且可以很好地与STEM教育结合起来。例如，冬天在门的上下两端挂两个纸条，打开门会发现上面的纸条向屋外飘，下面的纸条则向着屋内飘。这是因为冬天外面的空气比屋内冷，而冷空气密度要大，因此外面的冷空气都聚集到了门的下方，然后进入屋内，就带动下方的纸条飘向里面。而屋内的空气较热，热空气在上层聚集，因此屋内的热空气又从大门吹向了室外，使得上面的纸条向外飘。这是通过科学分析来得出自然界的规律，而热气球也是利用了空气密度和空气流动的原理，使得热气球可以实现升空。制造热气球要运用工程学的知识，考虑怎样的工程设计才能利用这一自然规律使热气球升空，还需要涉及一些技术性方面的问题。这就很好地将STEM运用在了科学教学中。小学生无法做热气球，可以用孔明灯代替。

二、小学科学STEM教育中学生创新能力培养的具体方法

（一）创设情境教学，激发创新灵感

科学的进步离不开问题的提出。开展情境教学，老师可以在上课前给学生一些思考的问题，激发学生学习探索的欲望，培养学生思考和创新的潜力。在正式上課前设置一些与本节课内容有关的问题，并且这些问题要让学生感兴趣，让学生愿意去思考，然后以问题为出发点，开展课堂教学。例如，在学习《热量的传递》一课时，老师可以向学生提出“杯子里的热水为什么会变凉”“房子应该如何保暖”两个问题。这看似不相干的两个问题，本质都是热学中的能量交换。在让学生思考一段时间后可以让学生进行讨论，最终得出学生自己的答案，并挑选学生进行回答。紧接着老师便可以带着学生开始学习。这两个问题的设置，前一个是让学生去根据现象发现自然界的规律，后一个则是让学生根据所学到的知识去思考房子如何保暖，这就涉及了技术和工程学的内容。学生明白了热水变凉是由于热水比周围温度高，因此发生了热传递，从而将热水的热量传递到了周围的空气中。他们在考虑房屋如何保暖时，自然就会考虑到如何才能让屋内的热量不传递到外面，从热传递的角度去思考，学生将这二者结合起来，无疑大大提高了他们的创新创造能力。

（二）让学生自己动手，实现理论与实践的结合

STEM教育之所以在现代备受推崇，就是因为其独特的教育体系：将科学的理论与工程技术的实践结合在了一起。人智力的开发就是对知识学习理解的过程，而创新则是对所学知识融会贯通并且运用。因此，在科学课堂上让学生学会知识只是第一步，还应该让学生根据这些知识去自己动手实践。比如，在学习《做个太阳能热水器》这一课时，老师在课堂上教给学生太阳能的原理，再让学生回家后自己动手做一个太阳能热水器。由于太阳能热水器主要是由可吸收太阳能的材料制成的，而可以吸收太阳能的材料不止一种，教师告诉学生教材上所说的材料可以用其他代替，看看谁做得最好，让学生的思维不被局限在教科书上。小学生争强好胜的心理比较强，这样回去后他们就会积极思考，查阅资料，力争完成一个独一无二的作品。学生在动手实践的过程中，不仅将所学到的知识进行了巩固和运用，更加入了他们自己的思考和探索，对学生创新能力的提升有很大帮助。

三、结语

综上所述，STEM教育作为一种新型的培养高质量人才的教育方式，为综合型和创新型人才的培养提供了一个新的方向。本文分析了STEM教育运用在小学科学教学中培养学生创新能力的可实施性，并且提出了在小学科学中运用STEM教育培养学生创新能力的具体办法，相信将来STEM教育会在小学科学教学中为培养学生的创新能力发挥越来越大的作用。

【作者单位：桐乡市洲泉镇中心小学  浙江】