STEM理念下小学科学探究教学实践

宗若灿

导 读：

STEM教育已成为我国课程改革关注的热点。小学科学课程以培养学生的科学核心素养为宗旨，强调以科学探究为重要的学习方式。小学科学与STEM教育有着广泛的融合度，在科学课程中渗透STEM教育，可以有效提高学生的科学探究能力，促进学生科学核心素养的提高。

1986年，美国国家科学委员会首次提出STEM教育概念。之后STEM教育便走入了课堂教学，现在已经成为国内外基础教育课程改革的重要趋势。STEM是融合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）于一体的综合教育，它是以项目或问题驱动的方式进行活动，在活动中强调从多学科、多角度创造性地解决实际问题。学科知识的获取是STEM教育的基础，而能够理解学科知识之间的内在联系是STEM教育的本质。小学科学以培养学生的科学核心素养为宗旨，科学探究是学生学习科学重要的学习方式，将STEM教育理念融入小学科学教学，可以促进学生通过解决问题，不断提高自己的科学探究能力。

一、将理念融入课堂教学，是STEM教育的重要基础

课堂教学是学生科学学习的主阵地，教师应该把STEM教育理念融入科学课堂教学之中，通过项目驱动的教学方式，促进学生在解决问题的过程中深入展开科学探究。教师首先要创设一个真实的探究主题，然后通过师生共同讨论与交流，明确所要探究的问题，在此基础上制订出完善的探究方案，最后利用多学科的知识进行深入探究。枯燥的文字很难激发学生的探究兴趣，而项目式学习可以在最大程度上挖掘学生的创新能力，使学生亲自动手，在做中学，在学中思。

例如，在“怎样得到更多的光和热”一课的教学中，教师利用太阳能热水器引出讨论的主题，经过师生讨论和梳理，提出了探究的问题：太阳能热水器的倾斜角度是多少才能适合本地使用。这是一个模拟实验，经过讨论，学生制订了探究方案：1.制作不同倾斜角度的太阳能热水器。2.上午9点的时候，将制作完成的太阳能热水器朝南放在操场上，到了下午1点的时候，测量热水器水温的变化。3.测量出本地中午太阳高度角。4.根据测量结果，找到太阳能热水器倾斜的角度与太阳高度角之间的关系。制作太阳能热水器都需要什么材料，这些属于工程问题。经过讨论学生确定了实验材料和基本过程：用8支大小相同的试管代替太阳能热水器的真空管，然后将等量的清水分别倒入8支试管内，用8个带孔的橡皮塞分别塞紧试管，再将8支温度计分别插入试管内。用废旧的展板做太阳能热水器的支架，支架要做成L型，这样8支试管斜靠在背板上，太阳能热水器才能稳定。背板上要挖出8个高低不等的凹槽，这样8支试管才能以不同的倾斜角度摆放，这就需要用数学的方法计算出8个凹槽的高度。在设计完草图后，还需要做出太阳能热水器的支架，这是技术问题。经过不断努力，学生最终计算出了适合当地太阳能热水器的倾斜角度。

二、开展课外探究活动，是STEM教育的重要途径

课堂探究仅是学生科学学习的一部分，课外探究为提升学生的科学探究能力提供了更加广阔的天地。教师应该开展各种丰富的课外探究活动，激发学生探究的兴趣，提高学生的科学素养。为了有效地激发学生开展课外探究活动的兴趣，教师可以成立课外探究活动小组，选好活动的主题和探究的内容。主题确定之后，师生就一起开展项目化学习活动。这个过程也是一个完整的探究型学习的过程，学生在不同学科有机融合的项目中，围绕着明确的主题和目标，在真实情境中发现问题，解决问题，自主建构知识。教师要指导学生探究的方法，帮助学生制订详细的探究计划，积极参与学生课外探究的过程，对整个探究活动给予必要的指导。

例如，在学习完“校园里的植物”一课后，教师成立了研究校园植物的课外探究活动小组，经过调查发现，学生对植物的叶、花的话题非常感兴趣，于是确定了本次课外探究的主题是研究叶子和花朵。师生经过共同讨论，确定了具体的探究内容：1.研究树叶（花朵）的结构;2.研究树叶（花朵）的形状;3.研究叶序的类型;4.研究树叶（花朵）的功能;5.制作树叶（花朵）的标本;6.制作树叶（花朵）的粘贴画;7.制作叶脉书签;8.制作叶脉花。学生在研究的过程中出现了一些问题，有许多植物学生根本不认识。为了解决这个问题，教师引导学生利用“花伴侣”“形色”等识别植物的软件进行识别。只要在智能手机中打开这些软件，对植物拍照后，这种植物的名称及相关介绍便会出现。各课外小组经过充分的探究，对植物的叶子和花朵有了深入的了解，他们将自己的研究成果用科普论文、科普小报、植物粘贴画、叶脉花（书签）、科学DV纪录片等形式进行了展示。在整个研究植物的活动中，学生能够有计划、有组织、有分工、有合作、有条不紊地进行探究，有效地提升了自身的科学素养。

三、解决生活中的实际问题，是开展STEM教育的有效手段

掌握科学知识并不是STEM教育的目标，把知识应用于生活，让学生在生活中发现有趣的、富有挑战性的问题，然后综合运用所学知识解决实际问题，这才是STEM教育的重要目标之一。教师应该创设真实的情境，引导学生分析生活现象中的科学问题，使学生发现其中可以探究的问题，然后制订详细的探究方案，在具体的探究活动中经历知识的运用、思维的发展碰撞，在合作交流中不断反思，在解决问题中提高科学探究能力。

例如，班级中有学生发现，到了冬至前后，自己家所住的一楼采光很少，而有些小区一楼的采光却很好。前后楼之间的楼间距是多少才能保证后楼有充足的采光呢？于是教师便组织对此问题感兴趣的学生进行深入探究。教师首先组织学生上网搜索本地关于采光问题的法律规定。学生收集资料后发现，本地规定冬至日要保证一小时的满窗日照时间。经过研究，学生准备成立两个探究小组，第一小组通过计算得出本地的日照间距，第二小组通过动手实践得出本地的日照间距。学生通过解决生活中的实际问题，不仅提高了科学素养，更激发了深入探究的热情。

四、开展主题科技活动，是开展STEM教育的助推剂

通过开展生动有趣的主题科技活动，可以激发学生科学探究的兴趣，激活学生在探究中的创新能力。学校可以定期开展一些与科学内容有关的主题科技活动，如科学调查体验活动、科学创新比赛、科学摄影活动、科普知识讲座、科学表演活动、航模比赛、水火箭、鸡蛋撞地球等。在主题科技活动中，学生可以通过收集资料、动手创作、交流反思，更好地了解科学探究活动，促进科学素养的提高。

例如，我们每年十月都会开展以“放飞梦想，做科技达人”为主题的科技运动会，为学生提供参与科技探究的文化氛围，鼓励学生在实践中创新。科技运动会的内容分为四个项目：科技表演项目，包括魔术揭秘、科学微电影、科技表演秀、机器人创新表演等;科技竞赛项目，包括鸡蛋撞地球、纸桥承重、水火箭比高、铁丝陀螺比久、纸飞机比久、机器人竞赛等;科技展示项目，包括科学幻想画、科普知识小报、科普论文、植物园成果汇报、科学调查体验活动、各种粘贴画、3D打印等;科技参观项目，包括参观市科技馆、气象台、地震局、博物馆、消防局、西炮台教育基地及VR体验活动等。

STEM教育绝不是高大上的项目，而是一种教学理念和学习方式，强调学生自主参与，综合运用多学科知识解决实际问题。小学科学教学中融入STEM教育，教师要注重学生的工程实践，使学生在做中学，在学中思。STEM教育在我国起步晚，却得到了长足的发展，只要我们以学生的核心素养发展为目标，在学科教學中积极开展STEM教育，就会取得丰硕的成果。

（作者单位：辽宁省营口市营口实验学校）

参考文献

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[2]李雁冰.“科学、技术、工程与数学”教育运动的本质反思与实践问题——对话加拿大英属哥伦比亚大学Nashon教授[J].全球教育展望，2014（11）：3-8.

[3]赵中建，龙玫.美国STEM学习生态系统的构建[J].教育发展研究，2015（5）：61-66.