基于STEM理念的小学科学课程活动设计

续 妮

(陕西省西安市高新第一小学 陕西西安 710015)

在新课程改革背景下，“以生为本”一词受到了广大教育工作者的重视。STEM理念在新时代背景下应运而生，几乎各个阶段的教师都认同了STEM教学理念。STEM理念的中心在于探索，这与小学科学教学标准不谋而合。因此，小学科学教师可以依据STEM理念设计课程活动，通过创新教学模式激发学生探索科学知识的热情，从而提升自主学习能力和教学效率，也为今后的综合性发展奠定良好的基础[1]。

一、STEM理念的特征

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。其中的科学是指探索自然界的客观规律；技术和工程是指基于已有的客观规律解决问题；数学则是指开展技术和工程的基础。这四者结合体现了动手实践和分析探究的重要性，STEM理念还在被深化完善，现在可以将其特征归纳为以下几个方面。

（一）整合性

学校教育一般是分科教学，STEM理念是将多个学科的思维融合在一起，与传统的教学理念有明显的不同之处。小学科学教师在设计课程活动时要打破之前的教学框架，将学科间的不同思想融合在一起，从而利用关联思想的不同角度高效解决问题。

（二）体验性

STEM理念中包含技术工程思想，这一思想体现了实践探究的重要性。在小学科学教学中，教师应将学生作为主体，促使学生主动参与到课堂学习中，亲身经历知识的建构过程，从而完成高质量的学习认知。

（三）探究性

小学科学教师基于STEM理念设计课程活动时需要以项目的实施为基础，项目的完整实施步骤包含提出任务、设计方案、动手实践、交流总结等环节。在这个过程中，教师应引导学生自主设计项目，使学生在探究问题时能够体会到知识的生成，从而形成科学严谨的思维。

（四）合作性

STEM理念强调团体协作的重要性，教师在课程活动中布置任务开展合作学习。完成实践项目不是一个人的工作，需要全体成员从多个角度分析问题，最后在结果中提炼出所学知识[2]。

二、小学科学课程活动设计中存在的问题

调查发现，小学科学课程活动设计中还存在一些问题。教师由于受到应试教育的影响，在教学中忽略了学生的参与。尽管素质教育背景下的科学教学标准提出探究性学习的重要性，但教师为了赶教学进度、提高成绩，会在课堂活动中以“灌输式”的形式授课，导致学生长期处于被动学习地位，并没有深刻体会知识生成的过程。另外，教师仍然按照分科教学的标准向学生讲解知识点之间的逻辑，并没有体现出学科融合，这使科学教学缺乏探究性。

三、基于STEM理念的小学科学课程活动设计

（一）依据STEM理念，创设课堂情境

在现代化教育背景下，各个阶段的学科教学都应该完成相应的改革与创新。小学科学教师想要取得良好的教学效果，首先需要更新教学观念，将新型的教学理念融入课程活动，激发学生的新鲜感。实践类课程在小学科学中占据着十分重要的地位，教师可以在设计课程教学时创设多元化课堂情境，激发学生的主观能动性，从而营造出轻松的课堂氛围。

例如，学习三年级科学下册第五单元“风向和风力”的过程中，首先教师应该分析本节内容与STEM理念的融合点，本节教学需要自制简易风向标和小风旗。就其中的制作环节，教师可以展开一系列课程活动。教师可以带领学生到户外，为其营造真实的探究情境。在户外学习中，教师引导学生观察树叶现在的飘向，激发学生观察天气现象的兴趣和好奇心。教师抓住学生的兴趣契机引出风向，向学生提出问题：“大家知道学校现在刮的是什么方向的风吗？你的根据是什么呢？”学生开始分析校内的红旗是向什么方向飘的，之后可以引出“风向图”，并将学生正确的言论进行归纳总结：“风吹来的方向与旗子飘的方向正好相反，所以我们平时在生活判断风向时可以依据一些自然事物的飘向来判断风向。”接着，教师向学生展示提前准备好的风向标图片，要求学生制作一个简单的风向标。学生基于户外学习的基础会快速投入实践制作，经历知识的建构过程，为课堂的后续学习奠定基础[3]。

（二）优选STEM项目，培养创新思维

STEM理念有较强的项目化特点，小学科学教师在设计课程活动时应根据学生的实际情况和教材内容挑选合适的项目。小学科学教材中有些内容，避免具有特殊性的内容与STEM理念融合，同时要借助STEM项目降低知识难度，使学生能够树立完成实践的信心，从而充分发挥创新意识，收获良好的学习成果。

以三年级科学下册第一单元“种子发芽了”为例，在课堂导入环节，教师以课件出示春天农民伯伯播种的情景及农作物成长的情景，点燃学生已有的生活经验。学生的学习兴趣被调动起来，教师再次出示“葵花籽、花生、绿豆、大米”的图片，要求同桌互相讨论果实和种子的区别，使学生基于知识的本质开展学习。之后，教师展示本节的知识框架，引导学生梳理种植种子的对比实验和控制变量法的内涵。在学生理解的基础上，要求学生在课余时间完成“种植种子”的项目，记录种子的发芽情况和种植期间遇到的问题，通过实践验证种子发芽需要的条件。学生通过现实实验能够感受到科学知识的形象化，并借助与种子的近距离接触调动创新意识，对自己观察到的实验现象作出解释，逐渐增强自身的实践探究能力。

（三）凭借STEM基础，充实教学内容

小学科学与生活、自然联系紧密，且基于实践，教师可以以STEM理念为基础对教学资源进行拓展，分析科学教材中的跨学科内容，并将其梳理成系统化框架。另外，由于小学生还处于形象思维阶段，教师可以依据STEM理念将教材以外的知识融入其中，丰富教学内容，营造良好的课堂氛围。

以三年级科学下册第三单元“声音的传播”为例，在教学前，教师需要分析知识的所属范围，“声音的传播”属于物理类科学知识，是物质科学领域。教师可以依据物理实验步骤开启课堂教学：提出问题，做出假设—实验探究，得出结论—观察类比，细致分析—制作活动，拓展应用。展开课堂实验时，教师明确实验步骤，要求学生以小组为单位交流分享生活中的各种声音现象，并自主思考声音传播的原因。下一阶段，教师提示学生采用控制变量法观察声音在真空、水中、空气中的传播情况。接着学生以类比实验的模式观察鼓面发出声音时的振动情况，从而类比到人耳听到声音。在学生理解了声音的传播原理之后，教师鼓励学生将所学内容延展到实际应用中，研究“土电话”的制作原理。在整个实验流程中，教师只对学生进行适当指引，使学生乐于参与到探究实验中，地体验到了学习科学知识的快乐[4]。

（四）利用STEM核心，加强实践探究

小学科学课程的每个单元都对应一个学科领域，教师在开展STEM课程活动时可以基于“技术工程”的核心设计每个环节，使学生通过自主制作加深自身对知识建构过程的印象，这从而强化学生的学习效果，让学生在学习中能够紧跟时代的步伐。

例如，学习三年级科学下册第五单元“云量和雨量”的过程中，教师需要分析本节教学意图，依据教学目标和“技术工程”理念设计环节。三年级学生已经初步学习了如何从现象的角度描述天气，教师可以利用复习作为课堂导入。之后教师由“天空”的图片帮助学生建立“云是一种重要气象”的观念，观察图片中的云量会让学生调动自身思维，在定性观察中主动探索天气规律。紧接着，教师通过播放Scratch动画进入认识雨量的环节。教师向学生提出问题：“如何比较两个地区的雨量呢？”学生根据生活经验回答“可以听声音，或者看地面上水花的大小。”在学生积极表达了自己的想法之后，教师提取学生的想法开展演示实验：“用两个一样的杯子，接相同时间内的水，最后比较两个杯子里水的高度。”学生在被演示实验吸引目光的同时，积极思考，教师从而引出雨量器这一工具。Scratch动画与现场演示的结合使学生直观、形象地理解了雨量器测量的工作原理。最后，进入本节重点环节，教师要求学生在组内分工合作，共同完成雨量器的制作。有的小组用矿泉水瓶制作简易雨量器，学生在制作过程中互相交流各自的想法，将所学知识再次回忆巩固，深刻体会到了动手的乐趣。这样的学习模式，使学生有效掌握了雨量器的工作原理，为接下来的课程开展奠定了基础。最后，教师带领学生分析西安半个月降雨情况的柱状图，帮助学生建立实践观察与应用的意识，成功培养了学生的技术工程素养。

四、结束语

总而言之，STEM教学理念在小学科学课程活动中的融入是一次全新的尝试，小学科学教师应积极打破传统教学模式的弊端，将STEM理念与教学充分融合，引导学生逐渐适应新型的教学模式，在全新的课程活动中锻炼和提升学生的各方面能力[5]。