浅谈STEAM教育理念下科学实验的有效开发

王晓洁

（珠海市香洲区甄贤小学，广东 珠海 519000）

科学课，学校课程中的一员，由开始被语数英老师兼任教学到近年来每年招聘专职科学老师，可见这门科目在国内越发受到的重视，香洲区对科学的重视也不比其他地区少。STEAM是由STEM演进而来的，包含Science（科学）、Engineering（工程）、Technology（技术）、Maths（数学）、Art（艺术）的含义[1]，后面有补充Art代表的不单单是艺术，而是美、语言、人文、形体艺术等含义[2]。从小学阶段的12本科学教材中我们不难发现，里面渗透着数学、工程、技术等方面，因此，我们在教学中渗透STEAM理念不仅丰富了课堂内容，而且对学生综合素质的培养也起到一定作用，为社会培养全面发展的人奠定基础。如何让STEAM理念发挥重要作用呢？笔者对于STEAM教育理念下科学实验的有效开发有以下几点看法，希望能给科学老师们一些可行的建议，提高课堂质量，让课堂趣味丛生。

一、夯实原教材知识，提高学生的实验能力

（一）明确知识概念

每节课都有一个知识要点，明确概念，收获理论知识是科学素养之一。理论烂熟于心，是在工作生活中要做到触类旁通、举一反三和灵感乍现的基础。例如，在五年级下册中热的单元里有一节需要探究液体的热胀冷缩，需要明确热胀冷缩的概念及其意义才能进一步进行探究实验。

（二）谨记实验注意事项

实验的注意事项对于实验的成败有举足轻重的地位，往往一个不小心就会影响实验结果甚至让实验失败。在《加油向未来》的节目中，来自中国农业大学生物学院的李赞东教授给我们展示了国内首例无壳小鸡的孵化实验，光是第一步剪开蛋壳就有严格的手法、力度和位置要求，若是稍有偏差实验就无法继续。正是谨慎操作每一步实验，避免触发注意事项的雷区，才有了国内第一个不在蛋壳中孵化出来，而是在杯子里钻出的小鸡。剪开蛋壳是一种技术，没壳的蛋在恒温箱中培养一段时间是个工程，需要21天孵化出来是数学统计，小鸡出来瞬间的惊喜是一种人文，整个无壳孵化实验很好体现科学实验中的STEAM理念。这只集万千关注于一身的小鸡，在各地征集小名，最后定为“小茶缸”。

（三）开始实验操作

了解概念和注意事项后，动手操作实验成为科学课中的核心部分。例如从STEAM理念看四年级上册《天气日历》，天气日历的制作需要记录每天的温度，通过对这些数据的统计分析了解一段时间内的温度变化情况，这使得实验中有了数学方面的内容；天气日历的完成还需要测量每天的风向和风速，风向标的制作与使用是技术与工程方面的内容，学生需要从材料的选择、大小的设定进行多次尝试；每天的云量与降雨情况用图标表示，把图标用准确、画漂亮这又是艺术方面的要求；做一件事情在开始的一两天不难，但是完成制作整个月的天气日历需要学生每天进行记录，三十天的坚持，这种持之以恒的毅力，这是一个从科学技术方面走向人文层面的过程。

二、融汇多学科特点，增强学生的实验体验

STEAM是融合了多个学科知识的理念，科学课有不少实验经过跨学科整合变得更加出彩。以梦想课程中一节《神奇的变换》为例，该课包含有两个变化实验，一个是物理变化创造的奇迹，另一个是化学变化激发出的创新能力。

（一）民间艺术的引入，变不可能为可能

要一个人从一张A4纸中穿过，硬闯肯定无法实现，光是头部就能把纸张撑破。老师引导学生思考民间拉花艺术后，同学们有了突破难点的灵感：这就需要通过剪纸艺术将其变成可能。这个过程需要对纸进行剪裁，在多次尝试后，不少学生发现纸张被剪的次数直接影响纸展开后的周长，而周长就决定了穿过纸的人数。剪的越多，展开后的纸圈周长越大。同学们钻进一个个圈中，最后看到最大的一个圈能容纳20人。这个融合数学、民间艺术的实验调动了课堂氛围；学生同在一个圈子中，彼此之间的距离的被拉进也升级学生之间的友谊。拉进人与人之间的关系，感受并珍惜友情的美好也是学生应该具备的一种素养。此外，在这样的科学课堂中，学生在感受民间剪纸艺术的同时，也丰富了他们对科学课的认识。学生能够体会科学应用在生活的方方面面，能打破思维禁锢，给我们一个大门，让不可能变成可能，实现新的跨越，成就新的自我。

（二）绘画教学的融入，化无趣味为乐趣

这是一个咖喱溶液在碱性环境和酸性环境下的显色反应，属于化学变化。在一般常规教学中，在试管中操作实现就可以看到颜色变化，但是如此一来就只是红、黄颜色互变而已，看点不高。教师改变教学思路，通过将圆形棉白布泡在咖喱溶液中二十分钟再取出，吸收咖喱中的可溶性物质，也就是将咖喱中对酸碱“敏感”的物质吸收起来，让液体之间单调无形的反应变成千姿百态的画面。学生以棉签为笔，以苏打水为墨在棉白布上作画。被咖喱染上黄色的底布，沾着无色的苏打水的棉签碰到的布面马上变成红色的勾边。同学们设计出自己喜欢的东西、画出铺涂红色的爱心、红苹果、红边黄色皮的雪梨、红边黄色皮的香蕉、小组合作写下对老师的喜爱的文字、同学间的祝福、等等。这使得实验变得有趣起来，学生体验别开生面的画笔，一堂科学课中的美术课，一堂含有美学色彩的科学课。科学也可以很美，只因学生有一颗创造美的心和一双灵巧的手。

三、启发学生好奇心，培养学生的创新能力

STEAM教育的核心之一是培养全面发展的人，培养出能从多角度思考、创新性解决问题能力的人。STEAM教育包含作品产出，通过作品将逻辑思维外化、外显出创新成果、也是收获成就感的方式之一。优秀的作品离不开创新性思维，因此培养学生的创新能力是重点。

好奇心是培养创新思维的关键。培养一双善于观察的眼睛，去发现新事物、尝试提出问题，在求知欲的驱使下，自主搜集多方资料尝试解决问题。老师可以适当设置激励方案，学生在好奇心和求胜欲的作用中去寻求多方支援，这时就有团队的力量。团队中会擦出思维的火花，队员各个有自己的想法，这需要培养他们的概括能力，把自己的观点简明表达，在团队中这样的求异思维进一步拓展思维，达到思维创新。

《水火箭》是我们四年级科学的拓展课。学生在看到老师拿出的实验材料后新生疑问：就靠两个饮料瓶子就能做成飞上天空的火箭？老师没有拿出全部材料，而是给学生时间去思考、讨论、联系生活中的火箭的样子去设计自己小组的水火箭。有的小组设计出平头的火箭，有的小组设计出锥形的火箭，组间发表想法去支持或者质疑各方观点。火箭外形设计好，如何升空？学生想到它必须受到向上的力，既然是“水火箭”，肯定少不了水的参与，水如何做动力？引导学生看神州火箭发射，他们看到有火焰向下喷出，火箭向上升空，迁移得出，水应是向下喷出。如何使得水向下喷出？一方面要考虑火箭的摆放方式，另一面还得思考水如何出来。这样以学生为主体、老师做引导的方式上课，学生自主探究能力得到很好锻炼，在不断发现问题、讨论问题、尝试解决问题中逻辑思维得到锻炼、创新能力逐渐培养。

四、设置课堂外任务，强化学生的动手能力

科学探究不应该在下课铃声响起后止步，科学的发明创造来源于生活，需要学生留心观察并动手去实践探索。课后的实践更能挖掘出学习的潜能，也会对事物有更深刻的理解。例如三年级上册《植物的叶》，课内学习叶子的结构和叶子的一生，课后布置完成制作叶脉书签或拓印树叶锻炼了学生的动手能力，手指不再那么僵硬而是更加灵活。同时，这也会加深学生对叶子结构的认识，了解植物通过光合作用制造有机物的场所，感悟生命的不易与坚强，对生命保有敬畏之心，珍惜每个生命。

综上所述，要在传统科学教学中融合STEAM这种新型理念并非一朝一夕能达成，其中的核心是创新，这需要教师坚定以学生为中心，给他们时间和空间在观察、思考、实践、交流中获得成长；需要我们有转变观念的决心，需要我们去不断学习，开阔眼界，辞旧迎新，与时俱进，发扬“不忘初心，牢记使命，永远奋斗”的精神。