在教学活动各个环节中渗透STEM教育理念

◇孙 萌（浙江：杭州市萧山区城东小学）

随着教育实践的改革不断深化，STEM 教育理念被逐渐应用于小学科学这门帮助学生探索自然界客观规律的学科。将STEM 教育理念融入小学科学教学，能够帮助学生更好地理解和认知客观世界，提升学生的思维能力与想象力。为了用STEM 打开小学科学高效课堂的大门，教师应该加深对STEM 教育理念的理解并提高重视程度，发挥其优势，将其应用到教学活动的各个环节之中，从而真正打造高效科学教学，为学生科学素养的提升与未来的发展做好铺垫。

一、STEM教育理念概述

STEM 教育源于美国，是以科学、技术、工程和数学为主要课程的教育。其中S 指科学，T 指技术，E指工程，M指数学。

STEM，从字面上可以理解为多门学科之间的连接与整合，支持学习者以多学科整合的思维方式展开学习，理解与探索世界。

从本质上理解，STEM 是一种课程，也是一种学习方式与教学策略。作为课程，STEM 是四个科目的融合与联系，但并不是科学、技术、工程与数学的简单叠加，而是综合四个学科的特点，是学科之间的相互整合，构成一个完整的体系。

小学科学课程包括自然科学知识、动手实验等实践知识，也需要学生具备良好的数学基础。STEM 强调综合培养学生的多学科素养，是一种重实践、超学科的教育概念。在科学这门学科中，完美地融合STEM 教育理念，能真正带领学生观察科学现象、探索科学知识、感悟科学奥秘，这对于提升学生的学习积极性，激发学生的好奇心与求知欲，提升学生解决问题能力，获取勇于探索、积极进取的科学态度与创造性精神具有重要意义。

二、在小学科学教育中渗透STEM 教育理念的重要性

（一）学生学习兴趣的催化剂

在小学科学教学中融入STEM 教育理念，教师可以通过多学科整合的方式为学生呈现科学知识，从而让学生感受到科学学习与其他学科之间的联系，在对生活及其他知识的认知基础上了解科学，这对于激发学生学习的兴趣、提升学生的体验与参与具有积极的促进作用。同时，当学生对科学学习产生了浓厚兴趣，就能够获得快乐愉悦的学习体验，这对于提升教学效率、为科学插上腾飞的翅膀具有重要示范意义。

（二）解决问题的驱动力

STEM 教学是一种跨学科的教育思想。在小学科学教育中融入STEM 教育理念，就能够为学生提供运用科学、工程、技术、数学等方法分析科学知识的思路，从而让学生融合多种方法，通过动手动脑，获取解决科学问题的路径与方法，这对于提升学生探索科学规律的能力，寻找解决实际问题的方法，提升解决问题的效率，具有重要意义。

（三）学生科学素养培养的推动力

在传统科学教学中，教师都是以讲知识、示范实验为主，而学生的主体性得不到体现，学生实践活动少、学习效率低。而STEM 教育理念指导下的科学教学，强调生生之间、师生之间的相互配合与沟通。学生通过小组合作、网络查询等方式，搜集信息，通过假设、验证、分析，获得科学知识与结果。在这样的学习过程中，学生真正成了学习的主体。在此过程中，他们相互激励、相互帮助、相互学习，共同探究科学的奥秘，寻求问题解决的方法。这对于培养学生的科学态度，发展学生的科学精神，提升学生的团结协作精神，具有重要意义。

三、STEM教育理念与科学课程的契合点

STEM 教育理念为小学科学教学提供了动力支持与方法支持，对于提升科学课程教学效率具有重要意义，这是因为STEM 教育理念与科学课程有着最佳的契合点。发挥STEM 教育理念在科学课程中的优势，能推动教学效率的大幅提升。

首先，从课程特征看，科学课程是以学生的日常生活为基础的，强调学生知识学习中的参与体验与综合实践。这是一门综合性的学科，强调的是物质科学、自然科学、地球与宇宙科学、技术与工程等领域的渗透与联系，从而发挥不同知识领域的教育功能，引领学生创造性思维能力发展。而STEM 教育理念强调学生在真实的生活情境与问题情境中动手操作、动脑思考，探究问题解决的方法，进而解决问题，在此过程中，发展学生的创新性思维能力等综合素质。

其次，从课程目标看，科学课程的教学目标在于培养学生的科学素养，让学生在学习科学基础知识的同时发展科学探究能力，形成科学态度与科学精神，感受科学技术、生活环境与实践之间的关系，为终身发展奠定基础。而科学素养正是STEM 素养的重要组成部分。STEM 素养包含了科学、技术、工程和数学四个方面的素养，强调运用这四个学科的能力与素养，将学到的知识转化为探究真实世界的综合能力。

最后，从课程内容看，科学课程以主题或任务形式呈现，与其他学科之间有着密不可分的关系。STEM 教育包含科学、技术、工程、数学四个学科的知识，而学生在具体的学习过程中，以任务或是项目为引导，将四个学科的内容进行整合。

综合上述三个方面，可见STEM 教育理念与小学科学课程之间有着密不可分的联系。因此，将STEM 教育理念落实到科学教学课程中，不但是提升科学教学效率的一种方法，更是促进科学教学改革的重要路径。

四、在小学科学教学活动各个环节中渗透STEM教育理念

（一）围绕STEM 设计PBL 教学

科学课程应该以探究性学习为主，但是这不是唯一的方式。STEM 理念强调以项目学习、问题解决为导向，进行课程的组织。这一组织方法非常适用于科学课程，在实际教学中，教师应仔细阅读教材，并且整合科学、技术、工程、数学等综合性的跨学科内容，据此为学生设计真实的情境，让学生在情境中运用知识解决问题，收获思辨能力、创造力、合作能力与沟通能力。比如，在“用纸造一座桥”的教学中，本课知识点涵盖了物质科学领域中的力学知识与技术与工程领域中的桥梁设计相关知识。教师在课堂教学中将用纸造一座桥的理念渗透其中，在设计教学目标时，便可以从科学、技术、工程与数学四个方面出发，设计三维教学目标：知识层面的目标为知道线面体的关系，了解抗弯曲能力与形状的关系，了解力的分解，了解拱形原理，学会度量和简单的计算，体验工程设计过程；技能层面的目标为学会类比分析、统筹安排，创造性地思考解决问题，培养小组协作意识。在教学中，从STEM 的要求出发，教师便可以采取PBL 教学法让学生通过分组讨论，共同设计一座能承重纸桥的最佳方案，然后通过质量检测评选获胜小组。当评价完成后，教师再让学生进行自我反思，想一想自己的设计方案中还有哪些需要改进，并且进一步优化改进方案。

（二）结合STEM 要求设计科学活动

小学科学是一门重视实验探究的学科，更是重视培养学生动手能力、思维能力的学科。在科学课堂上，依托STEM 教育理念开展高效的科学教学，教师应该以学科整合为基础设计科学活动，让学生在活动中观察体验操作，获得正确的科学认知，提升科学素养。比如，在“工具和机械”的单元教学中，教师可以为学生设计一个这样的科技小活动：让学生用瓶盖、玻璃球、胶带、橡皮泥等材料以小组的形式共同设计、制作滚轴轴承。当学生完成这一任务后，教师会发现，由于瓶盖是不透明的，学生不能够亲眼看到内部玻璃球的滚动状态，从直观的角度来看实验结果和学生的认知收获就大打折扣。这时，教师再为学生准备一些透明的底座和盖盘，让学生运用这些新的工具，对自己的实验过程进行改进。这样一来，学生通过测试、比较、观察和亲身体验，就能够发现滚珠轴承的好处，整个的教学活动既兼顾知识理解、概念结构，又促进了学生的思维能力培养，有利于培养学生的科学认知，促使学生素养提升，让科学课堂闪烁出光芒。

（三）根据STEM 设计跨学科问题

科学课程体现了自然的奥秘，其课程实施的主要形式就是提问题、作假设、订计划、获证据、处理信息、得出结论、验证结论并表达。因此，在教学中引入STEM 教育理念，教师应该重视设计跨学科问题，让学生经历并感知基本的科学方法，收获理性思维，认识事物的本质。以“杠杆的科学”教学为例，根据STEM 教育理念，教师设计教学目标后，以情境导入的方式，通过视频、图片等形式，让学生了解杠杆外形、结构和使用方法。这时，在学生的认知基础上，教师便可以给学生出示几幅图片，让学生思考这些装置中哪些是杠杆，哪些不是杠杆，并且积极探究杠杆的使用方法。最后，教师将研究杠杆省力问题作为项目式学习的问题任务，引导学生展开探究。在解决此问题任务时，教师要以以下问题作为驱动：准备搜集哪些数据？以怎样的方法搜集数据？如何对这些数据进行整理？你们小组是怎样分工的？每个人的职责与工作任务是什么？实验研究中得出了哪些结论？出现了怎样的问题？这些问题是通过什么方法解决的？实验方案实施是否顺利？通过对实验数据的分析与整理，你发现了怎样的规律？以问题驱动学生展开探讨，让他们主动思考，积极合作，不断探索、尝试和自我反思。在实践探究中获得不断提升。本节课的教学克服了传统做题的方式与阅读的方式，让学生通过探讨与主动参与，能够知道支点、受力点、阻力点，了解杠杆的分类，学会设计数据统计表，学会整理、分析实验数据，并且应用杠杆知识解决生活中的问题。这样，不仅能让学生的思维更加理性，还能真正提升他们解决问题的意识与能力，充分展示STEM 教育理念的育人价值。

STEM 已经成为基础教育领域中研究的热点，它不是简单地教会学生抽象的学科理论知识，更强调的是学生获得将现有知识与技能转化为综合素养的能力，重视学生经历形成新的知识与技能的过程。在小学科学教学中，教师应该重视运用STEM 教育理念，并且将其渗透在教学的每一个环节中，让学生在STEM 教育理念的带动下融入科学学习，形成科学精神与科学素养，从而为将来成为具有创新精神的复合型人才奠定坚实基础。