STEAM理念下的小学科学探究性实验教学开展思路探析

福建省厦门市金山小学 陈建社

STEAM课堂教学是一类集数学思维、科学研究、工程项目、技术应用于一体的新教育理念，与传统式的教育理念相比较，其具备显著的实践性。这类模式培育的人才技能多样化，归属于复合型人才，具备很强的竞争能力。该项教学重点强调自主探究活动，探究贯穿整个学习过程，学生根据实际问题，提出解决问题的方法，验证或发现科学道理，然后搜集证据得出结论、反思交流。STEAM课程教育理念下还包含探究性活动，即让学生自主参与探究过程，在实践中发现问题，然后通过各种途径或渠道解决问题，实现或证明自己的观点。

一、STEAM理念的应用现状分析

当前，国内一些小学已开始将STEAM教学模式应用于小学科学实验教学活动，尽管取得了一些成绩，但也暴露出一些问题。在这些问题中，最具代表性的是学科之间缺乏深度整合，应用过程中知识的相互独立性，以及缺乏必要的牵引力，尤其是在思维方式层面，将多专业知识融合到一个统一性的思维方式中是不太可能的，学生的专注力极易被各类实验技术和实验问题所吸引，忽略了知识相互间的关联。尽管他们也许了解了许多新知识，但在知识翻译中却回到了传统式的思维方式，无法真正意义上表现STEAM教学方法的优点。

二、小学科学教学实验与STEAM教学理念的具体融合方法

（一）利用科学和技术管理促进学科间融合

STEAM教育理论认为，懂得运用各科知识要点的交叉点，能够促进学生在大脑中创建交叉学科的知识结构，在交叉学科知识融合过程中，教师需要依照“课程融合”的基本思路安排教学计划。在实践活动中，教师能够把各学科相应的知识点有机融合在一起，利用综合实验，使学生更直观地掌握各学科的共性。尤其是在现代信息技术的促进下，教师在教案设计时能够运用视频、音频等多媒体系统资料，多方位激发学生的感官，利用学生的好奇心、丰富的想象力的特性，使学生在课堂上能够感受到不同的教学模式情景，一方面激发学生的学习积极性，另一方面有助于学生集中注意力，一举两得。小学科学实验教学对学生学习具有非常大的作用，教师要有效地将实验运用于课堂教学，师生互动、生生互动、学科互动才可以在教学中获得良好的效果，为学生以后的科学学习奠定牢靠的基础。

下面是小学二年级上册“观察月相”的事例，这堂课的主要任务是让学生掌握月相每一个月的变化趋势，仔细观察月相，塑造学生观察事物的基本方式。为了让小学生能够更好地了解月相产生的原因及规律，实验开始前，教师应将科学知识与语文、音乐等其他学科知识有效地结合起来，可以播放一些平静、和谐的歌曲，如《小夜曲》《多瑙河》等，构建一种夜晚的平静感，还可以播放一些赞颂月亮的古诗，把每一学科学习中与月亮有关的知识融合成一体，让小学生快速想到他们所熟知的夜晚情景，对接下来的实验操作充满期待。这时教师把地模和月模放在一起，用手电筒做光源，把月相投射到黑板上，学生就能看到月相了，教师渐渐地挪动月模，让学生观察和记录下月相的变化。这类实验使学生对月相变化有最形象化的了解，能够激发学生的兴趣，提高学生学习的效率，学生除了学习月相相关知识，还能渗透数学、语文、音乐等方面的知识，合乎STEAM核心理念的要求，有利于提升学生的科学素养。

（二）通过STEAM训练学生的批判性思维

对小学生来说，批判性思维是很宝贵的，一方面，它能帮助小学生逐步形成独立的人格，使他们能够独立学习；另一方面，它能够培养学生独立思考，对所学习的科学知识加以鉴别，提升逻辑思维能力。在教学实验中，要把“难题”作为实验的驱动力，让学生运用“独立思考”，并做出各种假设，提出各种方案，在实验全过程中试着用自身的逻辑思维解决困难。在“思索”的全过程中，学生要保持清醒的大脑，在碰到自身不确定的信息内容时，要积极地试着与其他同学展开讨论和深层协作，在“探寻”的全过程中，解决老问题，发现新问题，激发学生积极探寻科学知识的原动力。对教师而言，对学生开展批判性思考的训练，务必要遵照几个准则。首先，教师要能够不经意地在适度的情况下明确指出学生不正确的见解或是不正确的数据信息，并正确引导学生去发现问题。其次，教师抛出去的难题要有一定的合理性，回答不可以是纯主观性的，要有客观性专业知识内容和有效的方法作为根据。最后，难题要具备欺骗性，根据对多层面逻辑问题的思索，锻炼学生的思维逻辑能力。

下面以“磁铁是如何吸引物体”为例展开讲述，本课的知识点和上节课的“磁铁的吸力”之间有很强的相关性，它是上节课所学知识的延伸。做实验前，教师可能会问：“大家上一课学了磁铁能吸引住物体，那么请说一下能吸引住哪些物体呢？”这个问题非常简单，学生在简易探讨后就可以给出结论：磁铁能够吸引住金属材料的物体。这时候教师可以抛出第二个问题：“如果是其他样子的磁铁，能让推车挪动吗？”接下来，教师可以有意做一些不正确的动作，例如用磁石迅速挨近推车，或是在磁铁外面包一层别的材料。这种不正确的动作会影响实验的结果，学生会发现试验状况与书本上的记录不符合，从而产生思索，最终分辨是教师实际操作上的问题。这类方法能够锻炼学生的批判思维能力，应用STEAM教学方式推动学生协作，摆正学习的态度。

以STEAM核心理念为架构，利用各种实验和协作科学研究主题活动，推动学生的沟通交流是教学实验的一个关键点，教师逐步退到身后，让学生自主探究。由于有的实验全过程较为繁杂，学生为了更好地确保实验的正常开展，便会主动相互配合；针对每一步实验，都需要认真仔细，以确保实验结果的准确性。在实验课程中锻炼学生的协作能力，塑造学生认真细致的学习态度。例如三年级上册“纸”的实验，教师在做实验前，只宣布实验的目的：通过实验了解材料在加工、处理后可能发生的变化。其他环节，如实验材料、实验步骤、实验方法等，则由学生自行准备，按照教材的提示及同学讨论，准备常用纸张、热水、食用油等材料，把纸张分别浸入热水和食用油，观察纸张的变化。通过这一独立实验，学生一方面能够更深刻地理解课程的知识点，另一方面也能培养学生强烈的自信心和收获学习的满足感。

（三）在STEAM课程中，探究活动的过程趋向于主动探究

STEAM教学特别重视学生的学习过程，学生是否主动参与、体验是否真实，在这一过程中至关重要。注重学生观察与思考的能力、探究性学习的过程，注重让学生自己主动探索，遇到问题尽可能自己找出存在的原因，或许是方法不对，或许是学生本身没有解决问题的能力，可通过小组合作完成任务，再通过小组合作验证假设性问题的可能性。再者，学生可以从问题的本质中发现事物发展的规律，从中发现问题的精髓，从中求知，敢于质疑，进一步探索，乐于探究，从而显示其内容的体验性。与此同时，学生在探究过程中养成良好的观察记录习惯，然后可让学生上台交流，分享探究活动中的点点滴滴，遇事不退缩直至最终成功，学生在整个活动过程中体会到成功的喜悦。

在STEAM课程教学中，强调的是学生的主动参与，当每一项探究活动建立在学生的兴趣之上时，能够有效提高小学生的科学综合素养。例如探究性课题“水在什么温度结冰”开展中，学生分工协作，积极主动，小组组长明确组员的任务，在实验前做了充分的准备，但在探究性课题中也多次尝试失败。经过一次又一次的失败，终于发现原来水一直都没有结冰是因为没有在冰面上加盐（盐能使冰面变得更冷）。当时天气较冷，学生自己认为不加盐或加少量盐就可以观察到水结冰的现象。最终，学生观察到实验现象：什么温度下水会结冰，水的状态会因什么而改变。在探究中发现问题并加以改进使学生取得成功，最终学生脸上洋溢着骄傲的笑容。

把STEAM理念融入小学科学实验教学工作中，能很好地提高学生的综合能力，按照活动设计、抛出难点、再次创建教学模式情境等形式提高小学科学实验教学效率，具有良好的应用前景。此外，STEAM理念下的科学课堂教学能够让学生积极参加，积极研究，用多种感官去观察、体验和感受。学生在教师的正确引导下，经常性动手、动脑，仔细观察分析，便会有新的发现，提高学生的科学素养。