在学生的生活中开发STEM课程资源

韩梅玲

“不登高山，不知天之高也;不临深溪，不知地之厚也。”科学很精彩，实践最根本。科学是一门综合性的自然学科，源于生活，服务于生活。科学的学习是小学生基于生活经验并能用所学的科学方法、科学知识，解释生活中常见的自然现象，解决现实中遇到的简单问题。科学的学习倡导跨学科的交叉式、相融性学习。STEM教育理念促使科学与学生生活深度融合，在解决具体问题的项目驱动下，激发学生的浓厚兴趣，激起学生挑战的欲望。在经历一系列探究过程中，提升学生的科学素养和综合能力，为他们终身学习、发展打好基础。教师在立德树人这一根本任务中，需要站得更高，看得更远，想得更深，做得更多。

小学科学教师的教育对象是小学生，小学生的特点是脑袋中的问题多，动手探究欲望强。那么采用何种方法能够把握小学生的身心特点来促进其科学学习呢？我们得变方式、变思维、变技术、变心态，尝试运用STEM教育理念，以接地气的方式，深度融合科学和学生的生活经验，保护好小学生对大自然、对生活与生俱来的好奇心和探究欲望。

一、树立STEM理念，实现知识的迁移

小学科学是一门综合性课程，注重科学知识学习与生活经验的结合。小学科学的学习强调知识之间的渗透、联系、交叉，强调科学课程与其他课程之间的互动。但在分科教育的大环境下，课堂设计的问题也只是与应用课堂所学相关，造成了知识的隔离，脱离了生活。但现实生活的問题往往是开放性的、复杂多变的，需要学生运用综合辩证的方法来看待与从容应对。SETM教育理念超越了单一学科的范畴，注重学科的交叉教学和融合教学，为学生跨学科学习提供了多元的可能性。重实践、跨学科，探索实施STEM教育，将碎片知识有机整合，将学科知识渗透通融。鼓励和引导学生在真实情境中发现问题，以问题为驱动，将问题升华为项目活动主题，让学生明确学习目的，尝试运用观察、分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法来发展学生的学习能力、思维能力、实践创新能力，进一步实现知识的迁移和拓展。

二、跨界实践，深度融合学生生活

在现实生活中，科学需要依托技术、数学和工程，而工程又要依靠科学的发现、数学的应用和技术工具的使用。学生如何能像科学家一样探究问题，像工程师那样进行设计，像数学家那样进行逻辑推理，整合各方面的能力，解决实际问题，创造出新产品，具有适应未来的关键能力，部分取决于校内如何执行STEM融合教育。STEM超越了简单的测试性能，摆脱了单一的书本知识的传授，转而面向现实中的具体问题或项目。

小学生对周围世界、自然生活有强烈的好奇心和探究欲望。这种好奇、好问、好探究的本能是推动学生学习科学的内在动力，也是个人学习活动得以维持和成功的首要前提。就学生而言，做到STEM融合学习很困难，因此，教师需要提供明确详尽的指导性方法，如，问题导向性学习或是工程设计。这些方法都有助于解决问题，为学生引出STEM综合教学模式。

（一）观察，跨界学习的开始

观察能力，是人们认识一切客观事物和现象的基本能力。在科学的学习过程中，首先要培养的就是小学生的观察能力。观察太阳、月亮、星星等常见的自然现象，通过模拟，进而推理地球的自转、公转，昼夜、四季交替分别与地球的公转和自转相关。通过对天气的观察，了解大气运动、水循环等自然现象的成因。通过一年四季、正午时刻影长的观察和及时记录，学生可以知道四季的影长变化及其规律。在观察过程中，学生既可以发现四季昼夜长短的变化规律，也能够察觉四季太阳高度的高低变化。通过观察来描述常见物体的基本特征，辨别生活中的丰富材料，认识身边常见的动物、植物，拍照或是把它们画下来，进一步深入研究。例如，学生在观察大树时，知道了大树的整体形状：根类似于曲线型;树干圆柱形;叶子形状多种多样。还知道了根、茎长度之间的比例;根、茎、叶各部分的颜色、作用;根据大树年轮可以知道树木的年龄;根据树木枝条的浓密、年轮的疏密，推测南北方向;树木一年四季的不同状态与四季之间的联系;大树被伐倒可以制作成多种产品，如，常见的桌椅板凳、书写用的纸张等产品。有目的的观察活动中可同步增加学生科学、数学、语文、美术、综合实践等相关学科知识。在观察过程中，既锻炼了学生的注意力和专注力，也培养了学生的描述能力、绘画能力、推理能力、模拟能力、整合能力等，初步实现跨界学习，让学生得到新的学习体验。

（二）生活，STEM项目学习的孵化基地

我们的学生更擅长解决有标准答案的“书本试题”，但是真实生活中的“未知问题”“即时问题”，学生怎么发现、怎么分析、怎么解答呢？我想我们可以尝试这样做：将学生一些具体的、直观的生活经验融入对应主题的课程教学中，鼓励学生解放思想，拓展思维，发挥想象力和创造力，拔高真实的生活经验，将生活升华到课本，形成科学理论知识体系，再将解决问题的思维、方法运用于实际生活，初步解释或解决真实世界的实际问题。例如，学生在生活中见过许多不同类型的桥，他们发现：小溪上是平板桥;公园内多是拱桥;城市不太宽的河道上面大多是钢筋混凝土的平桥;高速公路是高架桥;跨江、跨海是钢索桥。大多桥都采用复合结构，这是为什么呢？学生发现了问题，这是非常好的开端。此时，教师应以此为基点，充分了解学情，将学生对桥已有的知识储备融入科学教材有关桥的单元主题教学中，引导学生从河道的宽窄、车辆行人的需要、材料的需求、地质特点、桥梁的承重能力及抗风能力、美观等方面来综合研究。各小组制定桥梁的研究主题，设计研究方案，组内、组间论证方案，在优化研究方案的基础上，小组合作研究不同桥梁的优点。在研究过程中，会遇到各种各样的问题，教师在适时指导的同时，更需要鼓励学生自己想办法解决问题。最后组间交流共享，完善各自的研究成果。在研究基础上，教师布置造桥任务：设计一座结实的桥梁，材料不限。具体的流程如下：

这个研究主题还没有结束，我们可以接着提升造桥任务的难度，给予学生挑战的机会。如，用一张报纸造一座承重200g的桥。在有了造桥实践的基础上，学生认为用纸造桥不是太难，难的是用一张报纸造桥，而且是造一座承重力较大的桥。有难度，学生就有挑战的欲望。第一个难题：报纸太软了，材料又少，如何提升报纸的抗弯曲能力？这是学生面临的最大挑战。第二个难题：兼顾桥梁外形美观。在解决难题时，注重学生讨论、构思的过程，他们会提出不同的观点，尝试验证自己的每一个想法，在不断验证的过程中，可能会产生更多、更好的解决方案。当学生的灵感被激发后，他们会爱上这个探索的过程。学生真的像一个个数学家那样在计算，像一个个科学家那样在实验，像一个个建筑师那样在设计，像一个个美学家那样在美化，像一个个专家那样在评价、更新、优化各自的桥梁。以上就是将学生在生活中发现的建桥问题融合于课程，引导学生一步一步自主构思、设计、制作、评价、优化完成各项任务。给学生创造一个个深度体验探究的机会，关注学生高阶认知及思维的培养，全面提升学生的设计、计算、测量、审美、分析、合作等综合能力，真正引导学生像科学家一样思考问题，像工程师一样解决问题。

（三）探索，开发STEM课程资源

我们生活在物质构成的世界中，物质总在不停地发生变化。学生在生活的真实情境中，会发现很多有趣的问题，为自己学习“创造机会”。科学教育与真实世界紧密联系，在生活中解放小学生的眼睛、头脑、双手、嘴巴、空间和时间，学生的思维灵性和创造力才能更加活跃。我们教师要具有敏锐的教学感觉，在遵循小学生的身心发展特点、认知发展规律的基础上，及时、适时地将学生零散的生活情境中的灵感或是问题与科学知识有效渗透、整合，进而拔高、升华。通过将生活经验迁移到新的知识领域中，使形成的STEM课程资源与学生的生活内容高度契合。当学生的生活经验成为开展学习的资源包后，我们就有了一系列具有地域特点、人文特色、校园本色的STEM课程资源，如，《我们的太阳能热水器》《制作小赛车》《有趣的过山车》《纸飞机》《小电话》《种子拼贴画》《潜艇》《小小飞行器》《我们的桥》《优美的吉他》《小杆秤》《天气日历》《树叶造型设计》等课。各个年级都初步积累了一定数量的源于学生生活的STEM课程资源。

三、知行合一，聚焦学生核心素养

生活即教育，在学习过程中强调知行合一。书本中是生活，生活中有教育，这才是我们倡导的活的教育。不论是学生的生活力、学习力、自制力还是创造力，都指向学生的生活及具备的基本生活技能。我们的科学是一门自然学科、综合学科，教师要运用教学智慧，基于学生需要，以学生当下的生活与经验为核心，挖掘生活里的知识，提高学生的实践能力，培养学生的创新品格，提升学生解决实际问题的能力，培养学生的核心素养，有利于学生走向人生的征程，成为科学家、数学家、技术师、工程师等时代的开拓者。