提高学生创新性思维能力的STEM教学

朱洪达

解决真实情境的问题是STEM教育倡导的理念，而不是书本的死知识。学生创新能力的培养，需要其主动去发现问题、分析问题、解决问题。用“科学”认识生活，是创新的前提，用“技术”和“工程”解决生活问题，是培养学生创新能力的有效途径。

知识源于生活又高于生活。“源于生活”意味着我们往往能从生活实际出发引出课堂教学，这也是科学教学常用的教学策略。但又由于知识“高于生活”，导致我们往往把知识停留在课堂教学里，上课上到最后就把知识和生活剥离开了。脱离了生活的知识教学显得苍白无力，简单的知识应用也仅仅体现在习题练习上，怎样把知识从“用于做作业”提升到“用于实际”，是科学教学亟待解决的问题。

一、STEM教学组织方式

《小学科学课程标准》第四部分实施建议有如下表述：“倡导跨学科学习方式。科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）与数学（Mathematics），即STEM，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于创新能力的培养。科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。”

小学科学课程是一门综合性课程，2017年版课标更新增了技术与工程领域，意味着小学科学教学应该开始注重技术与工程的实践，这与STEM教育思想倡导的将知识应用于实际生活、解决真实问题不谋而合。所以，我们完全可以把STEM教育所提倡的“從真实问题出发，强调探究、设计和创造的学习过程，并最终将所学知识应用到实际生活中，解决真实问题”的课程组织方式应用于小学科学教学，尤其可以运用在知识应用环节。

二、挑选适合STEM模式的教学内容

小学科学概念包含领域众多，部分科学概念虽源于生活，但知识特点不适合技术与工程的开展。如地球与宇宙科学领域的课程内容，由于其特殊的内容性质，导致我们对其进行探究的难度极大，要想形成可应用的工程项目更不是小学生的财力物力能做到的，所以想要实现技术与工程的应用显然不太实际。而对有些课时，在完成科学探究后可以及时跟进一个STEM项目，既能巩固科学知识的理解，也能让学生学会把知识应用到真实案例中，使学生在实践中的动手能力得到升华，不再仅仅停留于科学探究，能发挥自己的想象力去创造。

以《声音的变化》教学为例，教材通过调整水杯的水位高低来探究声音的高低。通过实验我们发现，声音的高低会随着水杯里水的多少而发生变化，但笔者在实际教学中发现学生对这个知识点的理解不深，对知识点的应用非常差，根本无法做到举一反三。

STEM教育倡导通过工程项目把知识应用于实际，笔者尝试在实验后增加一个“音乐排箫”的STEM案例，给学生提供剪刀、热熔枪、粗吸管、胶带等材料，让学生根据所学知识制作“音乐排箫”。

三、优化材料有助于课后再研究

目前教材涉及的大多数实验器材都具有一定的专业性，如用于发声的音叉，用于固定物体的铁架台，用于观察微生物的显微镜等。一般家庭不会有这些器材，就算学生有兴趣，家长也有心，但是购买器材会是一个很大的问题。而如果我们在进行课堂教学时就选择好材料，让学生在课后感兴趣时不会苦于没有材料来实现自己的创新性想法，那么就能实现走出课堂应用于实际的关键一步。

以经典案例《建高塔》教学为例，高塔上轻下重，上小下大，利用框架结构等特点能使高塔相对稳固。在实际教学中，利用竹签和橡皮筋搭高塔却会遇到很多的问题，其中笔者遇到的最大问题是高塔的连接问题。由于橡皮筋具有弹性，在固定竹签时皮筋绑得太松会失去固定效果，绑得太紧又会破坏竹签之间的结构框架。好多学生小组一节课下来能绑出两个正方体框架就已经不错了，更不用说搭起一个高塔了。在几次培训中，笔者发现有些教师选用胡萝卜固定竹签来替代橡皮筋，能起到不错的效果，但胡萝卜还是有点重，而且不适合多次插拔，容易开裂。笔者又尝试用超轻黏土来代替胡萝卜，把竹签替换成更轻巧的意大利面，学生反响非常好。对一些课上无法及时完成想法的小组，我让他们带着自己的想法在课后继续研究制作，学生在课后玩得不亦乐乎，真正实现了让实验走出课堂、走进实际的转变。

四、让学生放飞思想

以新版三年级上册《我们来做热气球》教学为例，这种颇具STEM意味的课程能让学生沉浸于课堂，让课堂绽放创新的花朵。

以学生感兴趣又好奇的热气球为引，提供给学生纸筒、蜡烛、打火机、大号透明塑料袋等材料，给学生一个目的，让他们制作一个“热气球”。在这个过程中，教师可以把20分钟甚至更长的时间全都交给学生，让其根据自己的想法去设计实验，学生需要在尝试和改进中不断进步。他们会自主经历飞不起来—飞起来—飞更高—在空中停得更久更稳的阶段性过程，教师只需在学生完成某一阶段性目标后，再给他们提示可以去尝试新的目标，甚至学生自己都会自主地尝试更高的目标。整个课堂是由学生自己设计、制作、分享、收获的，教师只是提供给了学生一个平台和一个引子。

五、让研究走出课堂走向创新

课堂时间有限，但思维和想法是无限的，创新的苦楚就在于我们无法把课堂中激发出来的想法再次进行验证和实践。如果能够将STEM模式在课堂上激发的有趣想法保留到课后，并迅速付诸实践，甚至应用于生活，那么课堂教学也就真的走向了生活，走向了成功。

知识源于生活，也应该回归生活，应用于生活生产实践。科学课堂不应该停留于三尺讲台，停留在教室之内。让学生走出教师设计的实验，走出教室，走进生活，在生活中发现问题解决问题，更能培养学生的创新能力，提升其科学素养。