融合STEM理念的初中科学教学实践分析

楼小英

(浙江省义乌市宾王中学 浙江金华 322000)

STEM是英文Science、Technology、Engineering、Math四个词的首字母的组合，STEM教育打破了传统的学科教育的界限，以科学理论认识自然、解释自然界的规律的认识为基础，让同学们在遵循客观规律的基础上，利用规律、改造世界。在改造世界的过程中，实现对自然界的控制和利用的同时，解决在学习和发展中遇到的各种问题。在学科的科学融合过程中，实现学生对世界的科学探索和实践。在初中科学教学实践中，将STEM教育理念融入科学探究活动，让同学们在科学探究活动中，在动手实践的过程中，将一个个科学知识理论通过活生生的动手实践，实现科学和实践的有效融合，让科学理论成为实践活动的真正指导，让同学们在科学的探究实践中，认识到科学理论对实践的指导性作用，认识科学理论和实践之间的相互联系、相互依存的密切关系。在同学们的科学探究实践中，实现学生科学精神和探索品质的有效培养和发展。本文以初中科学教学为例，谈谈将STEM理念与科学教学融合的有效策略。

一、科学为引，动手支架，情感陶冶

科学理论是引导学生在学习活动中建构知识体系、形成科学知识结构框架的重要指导。在科学学习活动中，开展科学探究实践活动，结合具体而生动的动手操作实践，让同学们在丰富的感性动手操作的过程中经历知识结构框架建构的每一个细节，探索和研究知识体系的每一个知识成长的过程，在同学们对学习活动科学而能动的参与体验中，实现知识结构的有效建构[1]。

例如，学习“植物分类”这部分内容时，根据教材图2-69给植物分类的图示，结合同学们的科学探究实践，让同学们在学习活动的过程中，真正地动起手，结合地域观察，结合现代化的互联网技术等素材，制作植物分类图谱。图示给出的是有无种子的分类，将STEM理念融入科学探究活动中，让同学们在动手和动脑相结合的操作实践中，完成知识图谱的创设。植物的分类图谱包括有无种子、到有无花、有无叶、有无茎、有无根须等，在细节性的丰富和完善的过程中，以科学理论为引子，科学的分类方法是同学们活动开展的基础和前提，也是学生在学习活动中，保持活动的条理性和系统性的基础。结合同学们的技术和工程基础与数学统计归纳分析等，在动手和动脑相结合的实践操作过程中，同学们制作出了一张张形象生动、活泼有趣的植物检索图谱。随着现代生活技术的发展，现代家庭背景下的孩子们接近自然、走进自然的机会越来越少，教师以科学探究活动为契机，让同学们在科学探究的过程中产生与自然的亲密接触，展开对自然的生动活泼的调查和研究活动，制作自然检索图谱，将结合生活实践得到的图谱整理制作成册，并利用3D打印机将之打印出来，梳理成系统的知识图谱。同学们再根据图谱对自己观察到的植物对象展开再度分类归纳总结和概括等活动。在同学们和自然、和世界的亲密沟通和交流的过程中，充分激发学生的学习能动性，学生在对自然的积极探索和实践过程中，能够发现丰富的自然的规律，能够在探索活动中感受大自然的强劲生命力和活力，在积极的探索实践中，可实现学生基础知识和能力的有效发展，实现对学生道德情操的有效陶冶。

二、探索生疑，科学释疑，理性生长

初中阶段的学生，随着其知识阅历的增长，他们的逻辑思维能力也会在具体的学习实践中不断发展起来。科学是一门与现实生活联系十分密切的学科，同学们生活中常见的许多现象都能够与科学联系起来，都能够运用科学知识和原理来解决和释疑。同时，科学学习活动具有很强的实践性，与STEM理念的有效融合，能够促进学生在生动活泼的学习活动中，培养起积极的质疑精神和科学的探索品质，在科学的活动探究过程中，实现学生知识和能力的科学发展[2]。

例如，学习“物理性质和化学性质”时，同学们发现，电灯泡点亮是物理变化，而木炭点燃却是化学变化。两者同样都是点燃，为什么发生的变化却是不同的呢？在具体的实践的基础上，同学们的质疑意识被充分地点燃。教师以科学的定义为基础，让同学们展开对科学学习对象的观察活动。电灯在点燃的过程中，产生了形状、温度、颜色等的变化，但是并没有新的物质产生；而木炭燃烧后，通过科学观察实验，同学们发现了碳单质、二氧化碳、水以及一些金属氧化物、矿物盐等物质。从原来的木炭，到最后生成了许多新的物质，很显然，在木炭点燃后，发生了化学变化，生成了新的物质。当然，电灯点燃并不是只有物理变化，如果长时间点燃电灯，其灯芯也会发生化学变化，产生氧化作用。在科学质疑和科学探究活动中，实现了学生理性思维的发展。

三、科学生成，实践巩固，拓展提升

在科学学习活动中，知识的学习能让同学们获取理论性的学习对象，但同学们对学习对象是否真正认识和理解，实在无法得到验证。而在科学学习活动中，将STEM理念融入其中，让同学们在科学理论的引导和支持下，展开积极的活动探究和实践，同学们对学习对象的认识和理解的过程，也会在具体的动手操作过程中，在对感性的经验的具体验证过程中，形成对学习对象的深入理解和巩固[3]。

因此，学习“日食和月食”时，虽然书本上的演示实验能够给同学们创设直观的情境，但是同学们毕竟没有经过亲身经历和体验，对学习对象的理解程度和消化程度自然不是十分理想。因而，在学习活动中，老师和同学们一起结合STEM活动，制作太阳、月亮、地球三个星球的模拟结构形状，太阳作为一个光球，当太阳被地球的一个部分遮挡时，同学们从自己的角度来观察日食的具体产生过程。相较于教材上的演示实验，同学们在自己的动手制作和自己的亲身模拟实验过程中，获得了日食形成过程的各种不同体验，同样地，月食现象也是在三者的相互作用过程中产生的，同学们通过具体的位置移动观察，记录不同的位置下观察到的情况，通过拍照、绘画、记录等丰富的形式，获取对实验观察过程的理性分析、考察和研究，在具体而生动的科学探究活动中，形成对日食和月食现象的科学而生动的认知理解过程。当然，在模型制作的过程中，同学们必须根据太阳、月亮、地球的比例等制作三个模型，否则在观察过程中，就会出现各种问题。很显然，在科学活动中融合STEM理念，必须有科学的知识和精确的数学作基础，还要有灵活的技术手段作辅助，这样才能充分体现科学活动的效果。

总之，在中学科学学习活动中融合STEM技术，能让科学学习活动在同学们的动手过程中变得更加形象和生动，同学们在动手的过程中，能结合感性经验强化丰富的理解体验，而科学理论的指导作用，能够带给同学们学习中的无限成就和满足，在充满挑战性和趣味性的STEM活动实践中，能够有效巩固和拓展学生的学习效果，实现学生情感态度价值观的发展和延伸。STEM理念的支持和引领，让科学活动更加生动有趣，实现了高效科学课堂的有效构建。