浅谈STEM教育理念在科学教学中的实践运用

王雪莲

[摘 要]近年来，STEM教育理念在我国得到快速发展，从实施效果来看，有助于学生学习能力和创新能力的提高。在小学科学教学中，教师在运用STEM教育理念进行教学时，不仅要结合科学教材，选择符合学生需要的研究问题，而且要创设真实而有趣的情境，将探究式学习贯穿于教学始终，培养学生跨学科的知识和能力、动手实践能力和创新思维。

[关键词]小学科学;STEM教育理念;实践运用

[中图分类号] G623.6[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2021）21-0062-02

STEM教育作为创新教育的有效形态，在世界范围内已经成为引领科技发展和人才培养的新潮流。它倡导多学科融合，注重创新精神和实践能力的培养。同时，《科学课程标准》更是加入了工程、技术的内容。那么，如何在小学科学教学中实践STEM教育理念呢？笔者在此将对这一问题进行探讨。

一、什么是STEM教育理念

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，最早由美国国家科学基金会于2001年提出。

STEM教育强调跨学科整合，基于问题的学习是其学习方式之一，这一方式对于培养学生跨学科解决问题的能力、沟通交流能力、合作协作能力、批判性思维能力和创新能力等都发挥着重要作用。STEM教育不是简单地把这四门学科进行线性叠加，而是把原本独立、分散的不同领域的学科知识和技能以问题解决为基础，以多样的学习活动形式支持学生在解决问题过程中实现不同学科知识与方法在不同情境中的整合、运用和迁移，并生成新思路、新方法、新技术和新产品。

二、STEM教育理念与科学课程特点的分析

随着2017年《科学课程标准》的实施，STEM教育正式进入科学课程。新课标倡导科学探究式学习，要求学生在教师的指导、组织和支持下，动手动脑，积极体验科学探究的过程，获取科学知识，领悟科学思想，掌握科学方法。在课程内容的设置上，新增了科学技术与工程内容板块，这也正是STEM教育所包含的内容。

三、STEM教学理念在科学教学中运用的策略

1.结合科学教材，选择符合学生需要的研究问题

STEM教学理念在科学教学中的实践运用，应首先立足于科学教材。在教学中，教师常常发现，就某一问题开展探究，引导学生思考时，学生会产生很多课本内容之外，但又与课本主题相关的问题。如三年级上册《动物》单元的第四课《蚯蚓》，分为四个内容：了解蚯蚓的生活环境;观察蚯蚓的形态特征;蚯蚓对外界刺激的反应;比较蜗牛与蚯蚓的异同。一节课结束后，学生仍然意犹未尽，于是教师问学生：“你们还想研究什么问题？”学生的思路瞬间被打开，纷纷提问：“蚯蚓吃什么？”“蚯蚓的家是怎样的？”“蚯蚓可以饲养吗？”……由此可以看出，探究问题的产生不只源于课本，它还产生于教师的适当引导和学生的奇思妙想。

2.创设真实而有趣的情境

STEM教学理念要求研究问题来自真实的生活情境，解决真实的生活问题。一个有趣、具有吸引力的问题情境，会成为学生自主探究的内驱力。在一个真实的情境中，解决真实的生活问题，可以帮助学生灵活地运用学到的知识。

3.将探究式学习贯穿于教学始终

探究式学习的过程本身就是运用综合能力解决问题的过程，有利于创新能力的培养。探究式学习是STEM教育和科学教学的基本方法、手段。

（1）为学生提供适当的支持和帮助。

在融合STEM教育理念的教学中，教学内容可能涉及学生不甚了解的领域。学生对要解决问题的前概念了解较少时，教师应当给予适当的支持和帮助。

①帮助学生建立STEM学习小组。

在传统的科学课上，教师一般以学生的座位作为分组的依据。这样虽然比较方便，但没有尊重学生的主观意愿，没有考虑学生能力的合理分配，有一定的局限性。所以，在建立STEM学习小组的时候，教师可以先让学生自由分组，小组内明确分工，如每组设置一位组长，负责明确每一次任务的内容，确保成员遵守纪律;设置一位记录员，负责记录实验数据;设置一位材料管理员，负责分配、管理、整理材料;设置一位发言人，负责用敏锐的思维面对其他小组或老师的提问，发布本组的观点，或安排队员发言。以此方式试行一段时间后，教师再针对出现的问题进行调整。

②引导收集资料并帮助学生分析资料。

STEM教育理念要求教师引导学生解决实际生活中的问题，可对于很多问题，学生的前概念可能比较少。如教学六年级下册《地球的卫星——月球》一课时，教师引导学生自行搜集资料并在课堂上分享，再提供一些学生不易获得的知识，如美国、中国探月的资料。学生得到这些资料后，分析月球上宇航员穿宇航服的原因以及在月球上插国旗，国旗会不会飘动等问题，不断思考。这样的教学方式，学生的参与度、思考的深度和對知识的理解程度都较高，比教师平铺直叙的讲解要有效得多。

③为学生的探究提供部分支持材料。

如四年级上册《声音》单元中的《我们是怎样听到声音的》一课，要求学生了解人耳内部的构造和功能。课本为学生提供了耳内的结构图，但这样的学习比较乏味，如果能给学生提供3D立体的耳内模型，让学生拿在手里观看、讨论，效果就大不一样了。另外，课本中只有鼓膜作用的模拟实验，耳内其他结构的模拟只能靠教师讲解，学生学得不够深入。如果教师能提供一些简单的材料，如硬纸、直筒、橡胶膜、小泡沫块等，让学生自行设计和制作模拟外耳与中耳的组合模型来对比研究人耳的功能，这样学生对知识的理解就会比单纯倾听讲解更加深入。

（2）引导学生自主设计实验方案并实施。

在STEM教育理念中，教师的角色是学生探究的引路人。STEM活动以学生为主体，学生带着要解决的问题、任务进行探究式学习。当学生对要研究的问题有了初步的认识以后，教师要引导学生分组设计具有可行性的实验方案，并予以解决问题。如在《建高塔》STEM活动中，教师在学生了解框架式高塔的基本特点后，组织学生讨论、设计高塔建设方案，其中包括使用的材料（简单易得）、高塔的结构（地基、中部、上部）、高塔的设计图、小组成员分工等。学生通过讨论和设计，将小组的设计成果与其他组分享，取长补短。有了前期的设计，后期的建造过程就避免了盲目操作和因意见分歧而引起的争吵，使建造效率得到提升。

（3）鼓励学生分享成果。

学生动手操作之后，教师鼓励学生以小组形式分享成果是很重要的一个环节。通过这个环节，小组与小组之间、学生与学生之间，可以通过表述、提问、辩论等方式，充分地描述自己的实验成果或观点。师生或生生之间的质疑，可以帮助学生更清晰、更透彻地理解所学知识。

（4）建立多元化评价机制。

除了师评的传统模式以外，教师还应多鼓励生生之间、小组之间互评。除了对知识的评价之外，教师还应引导学生对创新意识、学习态度、小组合作等方面进行评价。多元化的评价方式，可以促使学生相互交流经验、取长补短，进一步完善自己的想法。

（特约编辑 木 清）