小学科学中STEM教育的应用

福建省龙岩市溪南小学 詹素霞

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。但是，STEM教育不是科学、技术、工程和数学知识的简单叠加，其教育的核心是：发现问题，设计解决问题方法，利用科学、技术、数学知识实施解决方法，将解决问题方法传授给学生，使学生能够学以致用，这种融合具有跨学科性、实践性、情境性、合作性。

以执教科教版三年级下册“我们的‘过山车’”为例，本课主要是学生对前面6课所学的知识点进行总结，在有限的课时安排中，让学生的综合应用能力、动手设计能力得以体现，本课分三个课时来完成。

一、激趣导入、聚焦主题——像工程师那样确立工程项目

“兴趣是最好的老师”,学生有了兴趣对学习才会由被动变主动，才会积极去探究。学习兴趣要靠教师引导，作为教师，我们要善于采取多种方法来调动和激发学生的学习激情，最终达到高效课堂。

导入时我让学生观看惊险、刺激的过山车视频，学生看的时候心情跟着过山车的翻转而激动不已，兴奋地惊呼起来，个个涨红了小脸。此时，他们觉得如果能亲自坐坐过山车一定是非常痛快的事，就在他们意犹未尽的时候，我马上追问：“过山车很刺激吧，大家想不想亲手来制作‘过山车’呢？”孩子们激动而响亮地回答：“想！”他们个个跃跃欲试，对制作“过山车”充满了期待。我们的“过山车”这一主题显然已聚焦在孩子们的心中，明确了本节课的学习任务——制作“过山车”，即学生像工程师那样先确立了工程项目。

二、团队合作、设计思路——像工程师那样缜密思考、探究

我在课上没有马上让学生动手制作“过山车”，而是先让学生根据课前查阅有关过山车的资料，交流自己对“过山车”的了解，说说制作“过山车”的注意事项。然后，分组进行交流、讨论，构思“过山车”设计方案及所需材料，把方案写下来，并把自己心中的“过山车”画下来，初步完成设计图。

接着，我让各小组派代表把设计图拿到展示台投影展示，并说说自己小组的设计思路，再让各小组对设计图互相评价，指出设计图的优点及不足之处，并结合大家的意见进行修改、完善设计图。在“设计图”这一环节,我留给学生充足的时间，结合存在的问题引导学生进行交流、讨论、修改设计图，将“搭建过山车”放大到“动脑、动手”设计能力上。在设计过程中，学生可以获得分析问题和解决问题的能力，培养他们分析成败能力及虚心学习他人长处来处理问题的能力。在解决实际问题中提升了科学工程素养——培养了学生“施工”前具有像工程师那样缜密思考问题的优秀品质。

三、团队合作、照图搭建——像工程师那样严谨地对待工程建设

现实生活中的工程师是严格按图纸来进行工程项目施工的，因此，我也要求学生严格按照图纸来搭建“过山车”，让学生从中体会到“设计”这一环节在工程领域中发挥着重要的作用。

制作时，我还强调学生搭建“过山车”必须达到如下6个评价指标：（1）长度1m以上；（2）按图纸制作；（3）有直轨和弯轨；（4）有坡度；（5）能滚完轨道；（6）要稳固。这6个评价指标明确了学生制作“过山车”的目标和方向，制作时就不会盲目，也再次体现了工程师施工前设计的重要性——培养学生制作“过山车”像工程师那样具有严谨的科学态度。

四、对照要求，测试“作品”——像工程师那样竣工验收，对工程的安全性能负责

在小组成员的齐心协力下，各小组都能照着图纸完成“过山车”的制作。此时，我首先出示了评价表（见表一）让学生按照6个评价指标进行自评与互评，看看能得几颗星。

接着，各小组把自己的作品——“过山车”拿到展示区进行测试，看小球能否顺利滚完全程，即对工程项目竣工后的验收。在现实生活中，工程师所有的建设项目都要按有关专业管理及设计要求来建成，并满足使用要求，这是工程方对项目负责任的体现。那么，我们在指导学生制作“过山车”时，不是为了完成制作而制作，还要让学生明白，生活中的“过山车”是娱乐项目工程，要对游客安全负责，工程的安全性能是最重要的环节。让学生从小意识到一项工程安全的重要性——培养了学生从小就具有工程师那种严谨、担当、负责的使命感和责任感。

五、反思不足，优化设计——像工程师那样具有精益求精的精神

反思是使人成长的一个重要环节，学会反思学习中存在的问题，并善于改进问题，优化成果，是学生突破自我的关键。

测试“过山车”结束后，我让各小组派代表汇报了小球滚动的情况，有的说滚到一半就卡住了，有的说顺利滚完全程，有的说小球在滚的途中脱轨了……针对学生汇报测试“过山车”小球滚动结果，我首先肯定了能顺利滚完全程的小组，然后抓住“卡住”“脱轨”现象，让学生想象假如这是导入时看到的视频中的过山车，会出现什么可怕的后果？他们马上意识到游客安全问题，此时我语重心长地引导他们：“你们是制作过山车的设计者与制作者，如果过山车存在这么多问题，还能投入使用吗？肯定是不行的，游客没有安全感，甚至会有生命危险！所以作为工程师，对一个项目一定是反复设计，要把存在的各种可能性问题一一排除，确定无误，方能施工，确保验收过关，投入使用。如果验收不过关，就要返工，就会在人力、财力上带来巨大的损失！”孩子们听了，若有所思地点了点头，小组成员马上对存在的问题进行分析，寻找“失败”的原因，重新修改设计图，再次制作“过山车”……对能顺利滚完的小组，我鼓励他们在原有基础上进行创新。

STEM教育是以提升学生的科学精神和创新能力为目标，要善于思考、勤于反思、勇于创新。学生通过测试“过山车”，找到自己设计与制作的不足之处并加以改进，让学生知道生活中一项工程竣工验收后不合格也是要整改的。从小意识到做事要专注、详细、马虎不得和科学态度，测试成功的小组鼓励他们大胆创新，激发学生继续探究的激情和动力，引导他们把学科学的兴趣从课堂延伸至生活，从而使学生乐于学科学、用科学、做科学，促进STEM课程与生活运用的紧密联系——培养学生从小具有工程师精益求精的科学品质。

“我们的‘过山车’”这节课，把STEM教学理念充分地体现在学生制作“过山车”全过程:思考、交流、课前查阅资料帮助设计简图（工程）→依据设计图来确定制作步骤，不断反思、改进（技术）→所需要的数据（数学）→分析材料特性、思考构造对“过山车”安全性能的影响（科学）。

在我们的小学科学教科书中，其实每节课都体现着STEM教育的科学教育教学理念，如制作小乐器、热气球、小车……作为科学教师要注重引导学生动脑、动手设计制作，以“学科学、用科学”“生活处处有科学”的探究学习方式作为STEM教育和科学课程融合的最终目标。

我国教育家陶行知曾经精辟地论述过“手脑并用”的意义，“教育要手脑并用”。手和脑在一块干是创造教育的开始，首脑齐全是创造教育的目的。这句话正是体现了我们现在小学科学“技术与工程”的新领域注重培养学生的动手能力，是现阶段小学科学教学关注的重点。

总之，基于小学科学新课程标准中对技术工程和学生综合实践能力的要求，教师要善于借助教材，深度整合课程资源，并结合STEM课程设计的核心理念，深入实践和探究。在有限的课时安排中提升学生的工程思维能力、动手操作能力及综合应用、解决问题能力，为未来培养出色的工程师打下扎实的基础。