STEM理念引领小学科学教学走向核心素养

张俊红

【摘  要】  在核心素养的背景下，小学科学教学的方向亟需由科学知识的传授，转向科学能力尤其是科学探究能力的培养。在小学科学教育中，融入STEM教育理念，不仅能够提高科学的教学效率，同时也有助于学生更好地学习其他学科。从核心素养的角度来看，学生可以在对STEM思想的理解中，生成可运用、能迁移的能力，这个能力构成了关键能力的有机组成部分。基于对STEM的研究，基于STEM在小学科学课堂上的不断运用，科学教师的专业成长可以更容易实现。

【关键词】  小学科学;STEM理念;核心素养

国家经济实力的增长离不开科技的驱动，国与国的竞争本质上是科学技术的竞争，从这个角度讲，“科学技术是第一生产力”至今仍然有着重要的意义。而将社会的发展映照到小学科学学科的教学中，笔者发现在核心素养的背景下，小学科学教学的方向亟需由科学知识的传授转向科学能力尤其是科学探究能力的培养。近年来的实践表明，就探究抓探究的效果是不明显的，将科学探究模式化更加是不可取的，只有在更先进的教学理念的指导之下，只有将先进的教学理念转化为实实在在的教学行为，才能收到核心素养落地、科学课堂欣欣向荣的效果。在这样的思路之下，STEM教学理念进入了小学科学教学的视野。

一、STEM理念与小学科学教学吻合度初探

STEM教育是由美国教育界2015年12月提出的，STEM教育在美国得到较为广泛的应用后，我国也引入了STEM教育的理念，且得到了国内教育界的广泛重视。在小学科学教育中，融入STEM教育理念，不仅能够提高小学科学的教学效率，同时也有助于学生更好地学习其他学科。这说明STEM理念与小学科学的教学需求是吻合的。

必须明确的是，STEM虽然是从科学、技术、工程、数学四个角度来进行阐述的，但这并不意味着其就是这四者的简单组合，更不能认为在小学科学教学中要将这四者作为教学内容。笔者以为，这四者所蕴含的思想方法，更应当成为科学教学中的重点甚至是教学设计的主线，只有这样STEM才会真正在学生的思维中扎根。例如“拱形的力量”的教学，教师可以明确“如何比较拱形物体的支撑力”的教学主线，让学生围绕“生活中为什么桥常常造成拱形”“如何制作拱形”“如何比较拱形物体与其他物体的支撑力”等问题进行思考并完成问题的解决。这样STEM四要素能够自然地融入其中，而学生运用、理解的过程也就成了STEM思想渗透进学生思维的过程。

基于以上分析，笔者以为，小学科学教学中以STEM及其思想为指导是可行的，与当前科学教学的取向是一致的，尤其是从核心素养的角度来看，学生必然可以在对STEM思想的理解中，生成可运用、能迁移的能力，这个能力构成了关键能力的有机组成部分。

二、STEM理念引导小学科学走向核心素养

用STEM理念与思想引导小学科学教学的质向发展，从而培育学生的核心素养，需要教师注意具体的操作环节。第一个环节就是STEM与小学科学教学如何融合的问题。有研究指出有效的融合思路可以是这样的：学生基于真实情境中的驱动任务，通过聚焦问题、设计方案、制作模型、交流展示等学习环节，将科学、技术、工程、数学等学科知识通过模型制作这一活动形成连贯的、有组织的课堂结构，以期通过动手制作的学习经历，让学生自主建构知识，更深刻地理解知识，以提高学生合作交流、动手操作、解决问题、实践创新等方面的能力。第二个环节是从学生参与科学活动的兴趣与学习效果的角度来看，将科学、技术、工程、数学知识融为一体，提倡从综合角度解决实际问题，培养学生的创新精神和实践能力。

这里仍然以“拱形的力量”的探究为例来说明。虽然不同版本的教材中，对于这一话题有不同形式的涉及，但从学生学习的角度来看，基于教材但超越教材，选择该课题作为培养学生科学探究的课题，仍然是非常有价值的。

首先，教师可以基于生活元素，从生活中拍摄与拱形相关的物体，如拱形橋、拱形门（城门）等，让学生通过分析与归纳，发现这些物体的共同点——拱形，然后让学生思考这些物体设计成拱形，可能与什么因素有关？通常情况下，学生自然会从受力（物体压）的角度去给出答案。

其次，如何肯定拱形物体比其他形状的物体的支撑力更强呢？这是探究的一个主要话题。教师自然应该引导学生通过“比较”的方法去解决问题。而作比较，在学生的面前就必须有拱形与非拱形的物体，于是探究就进入了技术与工程的主线——学生要用教师准备好的材料去制作拱形与非拱形。这里实际上要特别注意的一点是不能让学生凭空去制作，而应当结合生活中的拱形物体去设计，这样学生才不至于胡思乱想（这不是开放性思维，也不能说是创新）。在制作的过程中，笔者注意到学生会选择相同的材料（硬纸板），然后通过折叠、拼凑、用胶水糊等方法，形成拱形或其他形状。

再次，比较物体的受力情况。学生很自然地想到用物体去压自己设计的不同形状的物体，而考虑到比较方便，他们更倾向于选择形状相同、外形规则的物体，因为这样更容易比较（有少数学生用自己的文具去压，结果发现不同文具压上去直到不同形状的硬纸板物体塌了之后，不好比较压力的大小了）。

最后学生对探究的结果进行描述。

在这样的探究过程中，STEM要素丰富，而学生在此过程中经历了观察、提出问题、猜想、科学探究、比较、科学语言运用等过程，其中既有能力的培养，同时也有思想方法的渗透与运用等。因此可以肯定地讲，学生在此过程中能够生成科学探究意识与能力，从而为关键能力的养成、核心素养的落实奠定重要基础。而在此过程中形成的科学态度也为必备品格充实了核心内容。一句话，核心素养的落实是有保证的。

三、STEM理念下小学科学教师的专业成长

将STEM引入小学科学教学，并追求两者的融合，对于学生核心素养的落实来说，确实起着重要的促进作用，这丰富了人们对核心素养尤其是核心素养落地途径的认识，因此对于师生的教与学都是有益的。其中上面已经重点阐述了STEM对学生核心素养落地的作用。而众所周知的是，学生的核心素养能否落地，与教师的教学水平密切相关，而教学水平的提升则对应着教师的专业成长。

自从2017年2月，教育部颁布《全日制义务教育小学科学课程标准》以来，我们注意到本学科在课程内容上增设了技术与工程领域等内容，显然这对小学科学教师提出了新的专业能力需求，即科学教师应当具备良好的跨学科知识整合能力、信息化教学能力、创新思维能力、工程与技术实践能力、科学教育教研能力和终身学习能力。

面对这样的要求，小学科学教师的专业成长如何进行是一个重要的问题。笔者以为，基于对STEM的研究，基于STEM在小学科学课堂上的不断运用，科学教师已经寻找到了一个很好的载体，那就是以STEM在小学科学上的渗透为载体，以其如何促进学生核心素养的落地为研究对象，思考学生在科学知识建构过程中的收获，这样教师就将专业成长的根扎在了课堂的土地上，必然能够实现专业成长的目标。而教师专业成长一旦得到实现，那学生核心素养的落地也就更具可能性。

【参考文献】

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[4]李娟，陈典.基于STEM教育理念的小学科学教师专业能力需求探析[J].南昌教育学院学报，2018（03）：22-25.