有效设计实验教学发展学生创新性思维

◇潘可馨（江苏：宜兴市高塍实验小学）

STEM 教育理念是新时代教育改革的产物，与小学科学之间有着很深的联系。运用STEM教育理念指导小学科学实验教学，对于提升科学课堂的教学质量和学生对科学课的学习兴趣具有至关重要的作用。

基于现阶段的STEM 教育理念，小学科学教师应关注学生动手实践的培养，发挥学生的主观能动性。教师要真正关注学生思维的闪光点，通过有效的实验教学，促使更多学生参与课堂，发展创新性思维。

一、STEM 教育理念与小学科学实践的融合意义

（一）落实科学课程标准

探究实践在小学科学课程目标中处于首要地位，并贯穿整个课程标准体系，力图改变科学教育偏重知识传授的倾向。这与STEM 教育理念强调真实问题解决以及教育融合相契合。教师在开展小学科学教学时，适时地引入STEM 教育理念，能够有效锻炼学生的科学逻辑思维，引导学生深入了解小学科学的主要知识内容，培养学生用科学的眼光看待实际问题，有效地培育学生的科学实践素养。2022 年颁布的课程标准更是将科学探究改成了探究实践，足以体现实践对于小学科学的重要性。

（二）突出学生主体地位

STEM 教育理念注重学生在课堂中的主动参与，以学生作为学习的主体，以小组合作的方式开展探究实践活动，锻炼学生在日常生活中学会解决问题的能力；从实践中发现问题，再对问题进行梳理，然后构建解决问题的方法和思路，重视学生的洞察力和执行力的培养。因此，将STEM 教育理念融入小学科学实验教学，能提高学生的科学素养，培养学生的创新能力和动手实践能力。另外，小学科学主要教学目的是在探究学习的过程中激发学生学习的兴趣，而且让他们学以致用。在课堂教学过程中，实验教学能够吸引每一个学生的注意力，做到全员参与式教学，提高课堂教学的全员参与程度，进而提高课堂教学的效率。

（三）培养学生学习力

在STEM 教育背景下，教师将小学科学实验教学与STEM 教育理念有机融合，有助于学生更好地进行科学实验探究。教师在实践教学期间，起教学启发的作用，要多留一点空间给学生，保证一部分内容给学生时间自学，以培养提升学生的自主学习能力，保证小学科学教学目标的有效实现，从而在实践教学中深化学生对于科学知识的实践理解。

（四）提高学生综合实践能力

小学科学这门学科具有趣味性、实践性、探究性等特点。教师要将STEM 教育理念贯穿于科学实践教学中，使学生学习科学知识时，充分将科学知识和实践操作相结合，利用丰富多彩的方式，对学生的综合能力进行培养。学生在课堂上能够解决问题，那么回到家后或者在生活中别的场景下，也能进行相关问题的解决。这对于学生综合实践能力的培养有着极大的促进作用。

二、STEM 教育理念下的小学科学实验教学设计

（一）优化课程目标

传统的小学科学课程目标包括知识、情感、态度、价值观几个主要方面。而以STEM 教育理念为指导的小学科学课程教学目标，除了上述目标之外，还需关注与科学、工程等学科相关的内容。如，《风的观测》一课，传统课程目标主要是明确风的原理，而在STEM 教育理念指导下，教学目标除此之外，还需要制定具体的操作目标，帮助学生掌握测量风向的方法。

（二）实验教学设计原则

在基于STEM 理念进行科学实验教学活动设计时，要以促进学生“手脑并动”为原则，同时培养学生的科学思维与动手能力。如，通过制作模型或是组织操作实验，让学生边动手边思考，还要设计具有探究性质的教学活动，不断探究与实践是科学的重要精神。设计活动时，需注意活动的科学性和系统性，应让学生分阶段、有步骤地执行，以体现教学活动的参与价值。

（三）优化教材内容

为了更好地探究STEM 教育理念对于小学科学课堂的实践影响，深化学生的科学基础，小学科学教师可以结合教学重点，进行创新性教学设计，开展专题实践教学。在这种专题实践教学模式下，探究STEM 教育理念与小学科学实验的有机融合路径，优化小学科学的教学模式。而在我们的苏教版科学教材中有一个专项学习专栏：“像工程师那样……”，因为工程实践活动和科学探究活动是小学科学教学中不可分割的两个方面，具有同等地位和作用，它们既互相联系又相互区别。因此，苏教版教材在每册结尾设计了专项学习，让学生在实践的过程中接受专门的、整体的工程实践与科学探究能力训练。“像工程师那样……”在系统解决真实情境中有意义、复杂的问题，强调运用科学、数学和技术领域的概念，同时能够更好地培养学生的高阶思维，在实验中提升学生的主观能动性以及实践操作能力，有效深化学生的科学逻辑思维。

（四）科学实验教学设计实践

教师在开展小学科学实验教学时，有机地引入STEM 教育理念，能够有效锻炼学生的科学逻辑，引导学生深入了解小学科学学科的主要知识内容，培养学生用科学的眼光看待实际问题，有效培育学生的科学实践素养。以《点亮小灯泡》这一课为例。

苏教版四年级上册第四单元第一课《点亮小灯泡》，尝试亲自动手点亮小灯泡对学生来说是一件神奇的事情。首先，让学生了解简单电路的基本元件组成，然后掌握正确连接这些基本元件的方法。在“点亮小灯泡”的探究活动中，笔者设计了三个不同的操作环节，先是让学生尝试利用两根导线将小灯泡点亮，当学生感受到成功的欣喜之后，对学生提出更高的要求：能不能尝试利用一根导线将小灯泡点亮，并把连接方式画下来。让学生在探究实践中感受科学实验的神奇与奥妙。笔者紧接着提问：如果将导线都收走的话，你还能点亮小灯泡吗？让学生在三个不同的操作环节中，思考小灯泡和电池之间怎么样连接才能发光，比较各种不同的连接方法，让学生意识到需要形成一个闭合回路，从而在实践中形成思维火花的碰撞，也为后面学习利用开关、电路暗箱做铺垫。让学生像科学家那样在科学探究中摸索、实践与成长。

而苏教版四年级上册《养昆虫》一课，从课程一开始，学生即与蚕相伴，照料它、观察它、研究它，经历蚕完整的生命周期。由于这是一个长期的饲养、观察活动，教师要指导学生记观察日记，可用文字、数据、图画等方式记录，并且在上课过程中穿插语文课中学习的蚕的相关知识，充分将STEM 教育理念与小学科学教学相联系。学生通过整理观察日记，获取蚕的相关信息。紧接着下一课《探究昆虫的奥秘》，在前面学习的基础上，教师先通过甄别“哪名学生的实验设计更合理”，帮助学生学会有了探究问题后，如何科学、合理地设计实验；其次，选择有价值、有意义的问题；最后，让学生选择自己想研究的问题，并写出实验设计和研究发现，引导学生像科学家一样探索未知的昆虫世界。把动手与动脑结合起来，在提升学生科学探究技能的同时，发展科学思维，提高对科学学习的兴趣。

三、结语

综上所述，把STEM 教育理念融入小学科学实验教学活动的设计当中十分有意义。为使科学教学课堂变得更加高效，教师在开展小学科学实验教学活动时，应该更加深入了解STEM教育理念的内涵以及该理念的教学特征，并且在教学实践中积极渗透STEM 教育理念，从学生角度出发，设计契合STEM 教育理念的教学策略，以提高小学生的科学素养，促进学生实践探究能力的全面发展与提高。