基于STEM 教育理念的基础课程融合模式研究

姜艳艳，孙宗秀

（邹城市第二实验小学，山东济宁273500）

信息化浪潮推动时代的发展，大数据与互联网深度融合，都更加迫切需要全面发展的综合性人才。早在2017 年9 月，国务院办公厅在印发的《关于深化教育体制机制改革的意见》中指出：学生的综合能力（包括认知能力、合作能力、创新能力）是适应时代要求的关键能力，支撑着学生的终身发展，一定要注重培养。STEM 教育恰好符合中国基础教育改革的大趋势，其基本目标是培养学生的STEM素养，核心特征是跨学科融合，学习方法是项目式学习。

一、STEM教育理念概述

“STEM”是科学、技术、工程、数学的英文单词的首字母缩写，最早更多指的是理科综合。按表层的字面理解，即学习科学、技术、工程、数学等学科知识与技能都属于STEM 范畴。STEM 教育最初起源于美国，是一项教育理念，并不是教育理论。它是一个整体，各学科是其中的分支，各门学科中的知识是互有关联的，它们密不可分。学生是全面发展的人，项目化学习的方式就是培养学生不仅能掌握知识技能，还能灵活运用，并能指导实践，解决生活中的问题。

（一）STEM教育理念的内涵

STEM 教育模式以项目（PBL）为研究方向，学生基于现实生活中遇到的问题，联系学过的知识，大胆设想，调查研究，亲身体验，通过科学、数学、技术、工程、综合实践等学科相互整合的教学方法，在直接经验的基础上，将其内化为自己的能力。STEM教育的内涵并不仅仅局限于书本上的知识，更看重过程而非结果，是一种注重实践的超学科教育理念。

1.激发兴趣，主动学习

兴趣能点燃学生的求知欲望，使其主动寻找自己感兴趣并和生活相关的项目。学生自主思考，从而发现问题、解决问题，从过程中学习各学科和跨学科知识，提升动手能力。

2.科学探究，加深理解

在教学过程中，通过科学探究教学、“做中学”、技能教学等方法提升学生的科学本质观。鼓励学生去行动，去动手实验，尝试不同的做法，并通过学习和思考，创造能够应用于真实生活的知识，在学习过程中逐步认识科学的本质。

3.团队协作，创意无限

学生动手又动脑，不断实践，不断探索，唤醒了与生俱来的创造力潜能。在学习过程中，团队分工明确，通力协作，最终产生1+1 大于2 的效果。学生在解决问题的过程中，交流思想，交换意见，发挥集体智慧，共同解决问题。

（二）STEM教育的外延

随着STEM 教育的深入研究和不断发展，STEM 教育的外延也在不断扩大，被赋予了更多的意义。基于中国国情，STEM 教育在吸收美国STEM教育理念的基础上，加入了ARTS，也就是人文艺术，包含美学、设计、语言、艺术等多种人文学科。这样既具备了STEM 教育的各种特征，又继承了中国教育的传统特征，特别强调人文精神和社会价值观的养成。

1.以人为本，德育为先

STEM 教育理念是时代发展的产物，主张以生为本，学生是第一位的，教师把学生的发展情况作为教育教学的出发点，充分关注学生的个性差异，做到因材施教，激发学生的求知欲望，树立学生的主体意识。

2.兼收并蓄，融合创新

以传统为基石，抓住中国文化活动和中国教育传统的特色，在教学内容和教学方法上加以创新，注重学生的主体作用。注重学生人格的培养，兼顾家庭、社会和学校三方面的融合，体现中国教育传统“立德树人”的核心理念。

3.面向未来，全面发展

未来社会发展具有诸多不确定性，人工智能将获得极大的发展，知识的边界会不断扩大，知识也更容易获取。未来社会需要全面发展的综合性人才，学校教育更加强调核心素养的培养来面对高速发展的信息社会。STEM 教育为未来教育提供了一个很好的方案，将教育和现代技术、大数据等融合在一起，运用先前所学的知识和技能支持新的学习并在文化关联的新情境中解决问题。

4.科学创新，艺术传承

艺术是德行的宝库，科学是真实地表现自然，而艺术与科学虽不相同却相互关联，它们在审美的方面互相交汇。将艺术融入到STEM教育中，能陶冶学生的情操，帮助人类了解复杂的社会。艺术创作过程中特有的创造力、灵活的思维是开启STEM 教育的钥匙，STEM 与Arts 的融合更能整体提升学生的全面素养。

（三）STEM教育的发展历史

STEM 教育发展至今已经有30 多年的历史。最早由美国国家科学委员会提出STEM 教育的概念。之后德国、英国、澳大利亚相继展开研究，在教育政策的制定方面和实践方面积累了较为成熟的经验，并在不断推广。各国都充分肯定了STEM 教育的重要性，将其列为教育发展的重要目标，形成了“人人学习STEM”的风潮。

我国在国外STEM 教育研究的基础上，结合国情和人才发展需要，在教育和科技领域陆续出现了STEM 教育，从2001 年开始迅速发展，在理论方面出现繁荣景象，然而在实践层面却还处于初步发展阶段。研究者大多是对美国STEM 教育的实施情况和基础理论等进行阐述，并未涉及深层次的研究。但STEM 教育的研究和探索未曾止步，在2015 年9月2日，《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》这一纲领性文件明确提出了中国STEM 教育如何推动学科融合、发展创客教育等一系列新的教育举措。

二、STEM理念与基础课程融合路径

当今时代是新知识经济时代，移动互联网、大数据、云计算、人工智能等一系列新技术推动了人类社会发生新的变革。为了应对新的科技革命和知识经济的挑战，培养富有创新精神和综合思维能力并能运用跨学科知识解决实际问题的创新型人才，国家寄希望于教育，在中小学开展STEM教育，从而帮助学生打破单一学科知识体系的束缚，将各科知识融会贯通，促进中小学教师关注各学科之间的契合点，更好地进行跨学科教学，鼓励学生解决问题时思维更缜密，方法更多样。对照课程标准，深化教育信息化应用，促进教育方式变革。

（一）小学语文教学与STEM的融合

1.小学语文识字写字教学与STEM 的融合

识字写字教学是小学语文教学的重要组成部分，也是学生健全发展必不可少的内容。小学语文识字写字教学与STEM 的融合是采用各种信息化手段，激发学生的学习兴趣，让学生了解汉字的构造、起源和特点，熟知汉字的演变，从而使汉字的书写更加正确规范、美观大方。

在低年级语文识字教学中，教师可借助微课激发学生的兴趣，调动学生的学习积极性。写字环节中，教师将生字按结构分类，针对较为难写的生字重点进行指导。学生书写后，拍照上传到移动课堂，师生共同评价反馈。这样的语文教学课堂，运用信息化手段吸引学生的注意力，适时渗透科学方面的知识，运用数学的思维方法建立语文的知识结构，形成不同的知识模型，将育人理念与学科知识的相关理念融合碰撞，从而构建语文课堂教学新的教学模式。

2.小学语文阅读教学与STEM 的融合

小学语文阅读包括课内阅读和课外阅读，温儒敏教授提出阅读“1+X”的办法，就是将课内阅读和课外阅读结合起来，得法于课内，得益于课外。阅读教学中，教师的指导如画龙点睛，学生的自主研读若深耕细作，两者结合能够全面培养阅读能力。

语文阅读教学与STEM 教育相融合，采用项目协作学习的方法，取长补短，博采众长，使学生的语文阅读水平润物无痕，渐入佳境。所谓项目协作就是按照共同的学习兴趣和目标成立不同的学习小组，小组成员按兴趣进行分工，为了共同的目标，团结一致，共同完成小组确定的学习任务。采用协作学习的主要目的就是引导学生认识自己的知识结构，利用自身掌握的知识，在协作学习过程中主动帮助其他学生，体现自己掌握的知识的价值。阅读是将书面材料提供的信息与读者头脑中已有的知识相整合，从而构建意义的过程。在阅读教学中，针对精读课文，要落实语文课程标准中提出的阅读目标，提高学生的语文素养，夯实语文训练要素。学习小组在学习中相互合作，解决问题，突破难点，习得方法，积累知识。

对于略读课文，教师首先引导学生回顾精读课文中学到的方法，然后让学生浏览相关材料，运用找关键句、圈画关键词等方法，从图文等组合材料中提取重要信息。每个学习小组也可以根据不同的阅读任务选择合适的阅读材料，逐步实现自主有目的地阅读的目的。教师还可以推荐学生进行课外拓展阅读。学生的关注点不同，选择的阅读书目就不一样。有相同关注点的学生组成一个学习小组，阅读同一本书。学校还可以尝试每周开设一节课外阅读课，供学习小组交流，可以是小组内部交流，也可以是小组间交流。教师适时地加以指导和引领。

3.小学语文习作教学与STEM 的融合

生活处处是作文，体验是打开作文大门的钥匙。STEM 教育是基于真实情境问题的学习，具有体验性特征，所以，STEM 教育为小学习作教学注入了活力。小学语文习作教学与STEM 的融合，可以让学生在参与活动的过程中手动、心动、口动、笔动，降低习作难度，让学生克服畏难情绪。同时，学校可以组织各种各样的实践活动，如创客活动、3D建模、航拍测绘、逃生演练等，教师适时引导学生观察、回忆活动中人物的动作、语言、神态、心理活动等，捕捉细节变化，从而在习作中自由、生动地表达。

（二）小学数学教学与STEM 的融合

数学学科讲授的基本是比较抽象的概念，不利于小学生理解和学习。STEM 教育让教师在具体的数学教学中使用平实的生活语言，将教育理念融入到小学数学教学中。

1.以联系现实生活的综合性主题切入教学

小学数学每节课都有要完成的教学目标、要培养的计算能力和解决实际问题的能力，相对来说比较单一，如果以体验性、情境性的教学设计呈现出教学内容，就能引发学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望。

2.以实践性活动开展课堂教学

小学生的思维正处于形象思维向抽象思维过渡的时期，这构成了小学生形象思维性与数学抽象性之间的矛盾，数学中的许多抽象知识就是学生学习的重难点。借助STEM 教学手段来突破教学重难点，可以产生事半功倍的效果。动手实践、动脑创造是STEM 教育的一大特色，也是将多学科进行整合的切入点。比如，在《晚餐中的数学》这一STEM 教育案例中，教师就可以依托“数学源于生活，又用于生活”的理念，让学生将数学知识与生活实际紧密联系起来，从生活中感悟数学的作用，体验数学的乐趣。通过《晚餐中的数学》，培养学生的劳动能力，体谅父母的辛苦，并运用数学知识理性购物，合理搭配膳食，恰当安排时间，为家人做一顿营养丰富均衡的晚餐，在跨学科活动中懂孝悌，惜粮食。

3.实施多元评价方式，注重学习效果的反馈

STEM 教育的另一大特色，是以作品作为学习结果，注重多元化的教学评价。加德纳的多元智能理论告诉我们，每个人的智力都有不同的表现方式，不能用统一的标准来评判。教师关注的不只是学科知识的理解、掌握和运用，还有劳动意识、安全意识、审美情趣和人文积淀等素养。因此，在小学数学概念形成教学时，首要环节就是要让学生直接感知能揭示概念的实例，在学生大脑中形成丰富的感性表象，引导学生对教师提供的实例进行观察和动手操作，借助已有的生活经验，以感悟的方式获得实例共性特征的表象。教师尽可能多地采用真实性评价鼓励学生乐于向同学展示、推荐自己的作品，进行自我评价和相互评价，促进学生综合素养的提升和探究精神的形成。

（三）小学英语教学与STEM 教育的融合

在英语课堂中，教师运用STEM 教育理念，创设趣味情境，组织学生自主学习与实践，与同伴通力协作，勇敢表达，从而提升学生的英语学习能力，帮助学生树立自信心，促进学生全面发展。

为了实现学科间渗透，促进学生全面发展，英语教学紧紧围绕“能力本位”，将真实的环境引入到课堂中，激发学生的学习兴趣，注重培养学生的个性化发展和成长性思维，鼓励学生进行创新发展。比如，在小学英语课本中，不同模块会有不同的主题，在教授这些主题模块时，教师可以将体育、美术、数学等学科知识渗透到英语教学中，鼓励学生将其他学科的知识灵活运用到英语课堂。在新颖的教学活动中，学生的创造力得到发展，与同伴的协作能力得到培养，自主学习能力得到提高。

STEM 教育理念倡导学生自主学习，协作探究。在STEM 教育理念引领下的英语课堂中，教师作为学习的引导者，可以通过小组讨论将教学目标以任务的形式下发，组织学生通过演讲、制作海报、表演话剧、编写代码等形式完成作业。通过教学活动的多样化，体现以学生为教学活动中心的理念，通过团队协作的方式完成作业，激发学生学习的主动性，增强责任感，锻炼学生的人际交往能力，增强团队协作精神。

（四）小学科学教学与STEM教育的融合

进入21世纪，科学技术对于推动全球经济发展的作用显而易见。为了培养学生的创新精神和实践能力，在小学阶段开展相关的技术与工程教育的启蒙至关重要。

1.在科学课堂中融入STEM教育

我国教育家陶行知认为教师的责任在于教学生学，而教师教的方法要根据学的方法来决定。纵观小学科学课堂，我们可以通过解决问题或完成某一任务的方法将科学、数学、技术、工程融为一体。比如在教学STEM 课程《平衡鸟的秘密》一课中，以有趣的玩具作为情境，引导学生探究平衡鸟的科学原理，鼓励他们认真观察思考、大胆提出问题。在探究环节，教师可以充分挖掘学生的动手实践能力，设计环环相扣的探究任务，从“不倒的小纸鸟”到“重心的秘密”再到“站立的小鸟”，层层深入，不断激发学生的探究欲，引导他们逐渐深入剖析问题，得出平衡的科学原理。学生在学习的过程中，以观察、实验的方式合作探究，用成果汇报的形式梳理知识并学以致用，利用平衡原理进行创意设计，制作出有特色的平衡设计，进行评价交流。从课本走向现实，通过知识的延伸拓展，构建起科学智慧与美好生活的联系。

2.在科学拓展中夯实STEM教育

尽管小学科学课本中有很多可以融入STEM教育的课程，但毕竟时间有限，很多时候不能尽兴地开展科学拓展活动。我们可以借助课外活动时间开展STEM教育，在科学拓展性课程中，经历对挑战任务问题的初步解决，初步建立完成任务的一般过程，即明确任务——（聚焦）关键问题——设计方案——尝试挑战，学生通过动手实践，团队合作，培养解决问题的能力，激发创造性思维。例如，在《模拟交通信号灯》STEM 案例中，教师引导学生首先通过对学校周边交通情况的调查，让他们掌握必要的交通安全知识，强化交通安全意识；再让学生自己动手测量、计算，在课堂上模拟学校路口的交通信号灯，让学生将所学知识应用到实际生活中去，将数学、科学、综合实践、道德与法治和编程设计等学科融为一体。

3.利用实践活动，推进STEM教育

除了拓展性课程，教师还可以利用科学实践活动推进STEM 教育。比如，在《奇帽飞扬》STEM 教育案例中，教师可以让学生结合科学课本，采用小组合作的方式，根据不同材料的特点，选择身边的各种材料、工具对其进行简单的加工、修饰，了解制作帽子所需的相关材料和不同的帽子的功能。整个实施过程分为五部分，学生可以在小组讨论交流后，自行设计图纸，自主选择材料，根据自己设计好的草图和已选择的材料，动手制作帽子，并将制作好的成品在班级里展示，有不足的地方加以改进。经过第一轮班级间的展示后，各班可以分别挑选出5顶制作精美的帽子，代表班级再参加年级展示会。展示会上，学生们佩戴着自己的帽子，向参与投票的同学简单介绍帽子的制作过程和所用材料以及佩戴用途，还可以分享项目过程中遇到的困难和解决方法，科学素养在潜移默化中悄悄生长。

三、结论

STEM 教育是一种先进的教育理念，它融合到学生日常生活的情境中，让学生有充分的发挥空间。STEM 教育不是简单的学科重叠，它既有趣，又有丰富的知识内容，使得课程内容易学，学生爱学。它鼓励开放式的学习方式，激发学生知识探究和主动学习的能力，最终引导更多的学生走上爱科学、学科学的道路。

海纳百川，有“融”乃大。STEM 教育理念与跨学科融合，使科技与人文相融合，教学与真实情景相融合，教学与学生经验相融合，教学与信息技术相融合，教学与社会主义核心价值观相融合。跨学科融合在学生所学不同学科之间架起一座桥梁，形成有机联系，使原有学科不再是孤岛。未来，STEM 教育将被越来越多的教育工作者，在不同专业教学和活动中应用！