以STEM课程整合推进小学科学教学中的学科融合

摘要 学科融合是多门学科的参与与介入，但绝不是简单的跨学科教育，是在打破单一学科之间的界限，通过学科间不断地渗透和交叉，使课堂的教育价值得到充分。学科教学中学科融合指的是主导学科（要学习的学科）是认知的对象和目标，而参与与介入的其他学科是方法与手段，是达成主导学科教学目标的资源供给和智力支持，目的是更好的达成教育目的。小学科学本身就是一整合课程，将物理、化学、生物整合。实现从“分科教学”到“学科融合”，是世界各国 STEM 教育变革的重要标识和关键环节。STEM课程整合强调不再将重点放在单一学科或局限于特定学科，它不仅需要科学知识，同时也要具有把问题转化为技术、工程与数学的能力;本文将以教科版科学三年级《我们来做热气球》为例初探如何以STEM课程整合推进小学科学教学中的学科融合。

关键词： 学科融合  STEM课程整合

改革开放以来，我国基础教育取得了辉煌成就，基础教育课程建设也取得了显著成绩。但是，我国基础教育总体水平还不高，原有的基础教育课程已不能完全适应时代发展的需要。我国在2001年的《基础教育课程改革纲要（试行）中提出：“改变课程结构过于注重学科本位、科目过多和缺乏整合的现状，整体设置九年一贯的课程门类和课时比例，并设置综合课程，以适应不同地区和学生发展的需求，体现课程结构的均衡性、综合性和选择性。” 要求基础教育课程改革要确立课程整合的理念， 将课程结构综合化作为改革的重要目标。为此，许多中小学开展了多种形式课程整合的设计与实施的课程改革试验。包括基于教学内容知识和概念的多学科融合等多种形式。

学科融合是指将两种或者两者以上的超学科进行融合，是多门学科的参与与介入，不是简单的跨学科教育，不是一节简单的科学课《四季变化》，学生会用成语描绘不同的季节。学科融合以“培养全面发展的人”作为核心目标，目的在于通过多门学科资源的参与与介入，让学生习得系统的学习方法，养成高阶思维，有效地解决问题，更好地完成教学目标，并且在问题解决的过程中全面提升学生的综合素质和核心素养，养成适应终身发展和社会发展的必备品格和关键能力。学科融合应具有以下基本特征：1.不是简单的把分散在各门学科的知识点“串”起来，而是要把各科的知识点有机的整合起来，形成一棵茂盛的“知识树”。2教学内容必须和社会生活相联系，加强学生学习内容与当代社会、科技发展的联系。

STEM课程整合就是一种基于真实情景解决实际问题的典型的学科融合方式。STEM教育起源于美国，强调科学、技术、工程、数学四门学科的有机整合，以提升美国公民的科学素养，认为科学素养的提高是提升国家综合实力的关键。STEM教育具有综合性、整合性和跨学科的特点，旨在于培养学生的探究性和创造性思维，培养学生基于现实解决实际问题的能力。STEM教育强调“做中学”的思维模式，教学设计和探究问题的可行性都比较强，注重实践的反复操作，实施反馈操作的结果，通过反复的摸索和调试，试图寻找一个问题解决的最优方案。

一、 以科学知识为中心的STEM课程整合推进学科融合

以科学知识为中心的STEM课程整合推进学科融合强调要围绕主导学科（要学习的学科）的核心知识和概念来进行整合，需要分析所学知识中所包含的有关科学、技术、工程和数学学科的最基本的学科知识和学科概念结构，并且要找到不同学科之间的融合点，将界限明确的学科课程按照跨学科的问题逻辑结构化、系统化，生成具有科学逻辑的整合课程。下面将以教科版科学三年级上册《我们来做热气球》为例进行说明。《我们来做热气球》单元教学期望学生通过放飞“热气球活动，了解空气受热会上升，变冷后又下降，学生能够通过模拟实验认识并描述某些生活现象，能够运用画图等形式记录某些实验现象;知道某些情况下，科学实验可以重复，了解燃放孔明灯的危险性。在课程内容上学生通过自己探究设计实验模拟热气球，在模拟气球的过程中，通过套在外面的塑料袋膨胀从而感受到热空气膨胀，通过观察到塑料袋上升，并且一定时间后塑料袋下降，了解热空气会上升而冷空气不会上升的原理，根据这一原理，在生活中我们可以做成孔明灯，但是孔明灯为什么能够一直飞上天，而我们做的热气球一会儿就会掉下来呢？通过这个问题更加巩固了热空气会上升这个原理，因为孔明灯有一个持续的火源可以持续的产生热空气，所以孔明灯会持续上升。孔明灯又称天灯和许愿灯，是人们对幸福的期望和祈盼，多用于祈福。但是空孔明灯具有安全隐患，升在高空，易点燃高压线，掉落在森林易引发火灾，掉落在江河易污染水源，你有办法改良孔明灯吗？在本单元中涉及的科学学科知识点是热空气会上升，冷空气不会上升;技术学科知识点：热空气会会上升，可以推动热气球外层的塑料袋和孔明灯外层的纸上升，还有什么没有污染的材料能够被推动上升？;工程学科知识点：制作一个可以不污染环境，不会引发火灾的孔明灯;数学知识点：多少火源产生的热空气能够使多大面积的外层材料飞起来？从中我们可以看出整个课程融合了科学、数学、工程和技术四个学科的知识点，是与学生STEM核心素养相联系的知识点和概念，是STEM课程整合的根基。

二、 以问题为中心的STEM课程整合推进学科融合

知识只有基于学习者的需要才能产生社会功能。推进STEM整合的一个基本原则就是“以

学生生活经验为中心，解决实际生活中的问题”，在解决实际问题的过程中，当然也需要科学、技术、工程和数学知识和概念的共同参与。当我们在解决实际问题的时候，我们首先要想到的是它的工作原理和规律，我们要解决的问题是什么，我们要怎么遵循原理和规律的同时实现问题解决？下文将以《我们来做热气球》为例，分析如何以问题为中心的STEM课程整合推进学科融合。从教学的一开始，教师提问，热气球为什么会上升就开始调动学生的学习积极性，有的同学知识面相对来说要广一些，能够说出是因为有火的原因，那火究竟在烧什么呢？“火在烧空气”同学说，“那空气变成了什么呢？”教师追问，“空气变成了热空气”学生道，接着教师引导学生得出假设——热空气会上升。緊接着通过设计实验探究假设是否正确，得出结论——热空气会上升，冷空气不会上升，我们可以根据这一原理制作孔明灯，孔明灯多用于祈福，但是孔明灯有安全隐患，我们要怎样改良孔明灯能够让它既能升上天空放飞美好的愿望又能避开高压线也不引发火在，且材料不会污染环境呢？其问题解决情景是设计一个无安全隐患且不污染环境的孔明灯。从工程设计思维过程来看，主要包括定义问题、设计草图、建立模型、测试验证、模型修正和展示交流六个步骤，每个步骤都对应有明确的任务。很清楚，在这个问题解决的过程中，需要多学科知识和概念的融合。

三、以学习者为中心的STEM课程整合推进学科融合

“新课改”下的教学观强调教学从“教育者为中心“转向为”学习者为中心“，在新课改之前，我们传统的教学都是”填鸭式“的教学，是一种接受式的学习，老师在讲台一直讲，学生被迫式的一直接受，死记硬背的将知识装进大脑。新课改要求学生参与教学过程，教师不再是教学过程中的传授者，而是对话者，教师与学生之间建立积极的对话，其中更加强调学生在教学过程中的主体作用。下文将以《我们来做热气球》为例，分析如何以学习者为中心的STEM课程整合推进学科融合。教学的整个开始到模拟热气球，都是通过教师与学生之间的积极对话，通过教师的追问引导学生设计出实验方案，学生提出产生热空气的办法是用蜡烛，但是怎么观察热空气呢？那就要把热空气装起来，用什么可以把热空气装起来并且能够容易感受呢？学生提出用塑料袋装空气;教师根据学习者的讨论结果点燃蜡烛，并且将塑料袋套在外面装空气，学生发现塑料袋易燃，从而意识到还需要一个隔离的纸筒，但是纸筒隔离了空气，产生的热空气减少了，为了加快热空气，还要给纸筒开一个孔。那我怎么知道塑料袋里面有热空气呢？学生提出用手轻轻摸一摸塑料袋，发现塑料袋变热了则证明里面装有热空气;那什么时候热空气装满了呢？学生提出塑料袋鼓起来则证明塑料袋装满了，就可以放手了。热气球这个工作原理的探究也可以运用到后面的改良孔明灯里面去，学生自主定义要解决的问题是污染环境和引发火在，为了解决这两个问题就要考虑到材料的取代和孔明灯的结构，定义问题之后就要有一个初步的设计草图，并建立模型，设计能不能实现问题解决还需要不断地测试验证，根据验证的结果不断修正模型，最后再一起分享交流，在整个过程中，更加体现了尊重学习者的主动性。

总言而之，我们在小学科学学科中推进学科融合教育的实施路径探索中，试着打破学科间原有的界限，以STEM课程整合的形式进行教育教学活动，围绕科学知识为中心、解决实际问题为中心、以学习者为中心的项目式学习，培养学生适应社会发展变化的关键能力和必备品格，以使学习者的综合实践能力和核心素养得以提升。

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陈丽丽    锦官新城小学