小学科学课程STEM教学设计策略例谈

欧文龙

摘  要：素质教育对当前的教育指导活动提出了全新的要求，教师不仅要完成教授知识的任务，还要培养学生的学习能力。要保证学生的全面发展，需要注重学生思维与能力的培养，这就向当前的科学教育活动提出了全新的挑战，教师要寻找一种能统一整合并多元化开展的教学方式。STEM教育是对传统教育的一次改革，文章结合当下小学科学课程的教学模式，深度剖析STEM融入教学的策略。

关键词：小学科学;STEM教育;教学策略

STEM教育将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科整合在一起，在STEM教育发展初期，其被定义为“跨学科的应用型教学方法”。配合不同的教学板块，学生能够在认知科学知识的同时完成学习任务，掌握科学的学习方法，让学生在科学课程上形成自主探究、总结归纳的良好素质。

一、围绕科学落实STEM教育，回归育人本质

相比传统的教学方式，STEM教育不仅关注学生的课业成绩，而且其教育重心更偏向于学生的综合发展。传统教育如同一架天平，将学生与教师摆放在天平的两端，而重心则偏向于教师。在小学科学课堂上，STEM教育强调学生获取知识并加以利用的过程，强调学生在对应环节获取相应能力的增长，将书面知识具体化，变成可活用的现实工具。教师要抓住小学科学课程科学性、综合性的特点设计教学活动，以“科学”为出发点，调动学生的学习热情。在选择教学素材的过程中，教师可以考虑从现实生活入手，围绕生活中的科学现象激发学生主动参与教学的兴趣，培养学生的科学素养。

例如，在教学教科版《义务教育教科书·科学》（以下统称“教材”）三年级上册“冰融化了”这节课时，教师可以向学生提出探究问题：寒冷的冬天水会结成冰，当太阳出来的时候，冰又会慢慢融化成水，冰的融化受到哪些因素的影响？“冰融化了”这一现象极为常见，能够有效激发学生的探究热情，使其针对“冰在什么情况下会融化”这一话题开展探究活动。有的学生认为，冰放在阳光下就会融化，所以冰的融化与阳光有关。还有的学生认为，冬天寒风呼啸，即使有阳光冰也没有融化，冰的融化应与温度有关。学生结合生活现象开展探究活动，教师设计科学实验：准备温度计、冰块、酒精灯等材料，观察冰融化的最低温度，思考阳光和温度哪一个是导致冰融化的主要条件。借助科学原理激发学生的探究兴趣，让学生在探究的过程中了解科学知识，主动完成认知、实践等任务。在科学实验的过程中，借由对变量的调整来设计实验：温度是影响冰块融化的主要因素，冬日里阳光下的冰不会融化，是因为温度没有达到熔点。在STEM教育理念下，小学科学教育不能只从授课上进行考虑，还要积极开发学生的科学思维，实现综合化教学。

二、配合技术落实STEM教育，提高教学效率

小学生由于其心理和生理的发育还不成熟，理解能力也略有欠缺。对于深层次的知识不能很好地接受、理解，抽象的理论知识也难以激发学生的学习兴趣，教育难度相对较大。因此，教师可以基于学生的学习特点重新设计教学方案，借由现代教育技术组织教学，为学生创造更为直观的学習环境，将学生的注意力吸引到课堂教学活动中，鼓励学生观察、学习、思考。教师要选择多元化的教学方式与学生进行互动，结合STEM教育，以技术为切入点，提升学生的科学素养和学习能力。

例如，在教学教材四年级下册“导体和绝缘体”这节课时，教师要帮助学生认识导体和绝缘体的概念，正确掌握科学知识。在开展教学活动的过程中，教师可以基于STEM教育中的“技术”进行实验：准备小灯泡、铜导线、橡胶线等材料进行通电实验。学生发现，铜导线与电源连接之后小灯泡亮起，但是将铜导线换成橡胶线则不能使小灯泡发亮。基于这一现象，学生认识到了物体的导电性和绝缘性特点。在随后的教学活动中，教师则可以应用现代教育技术展示各种生活现象：电工穿橡胶靴子、戴橡胶手套进行维修工作;闸门上多设计橡胶圈包裹开关位置。教师展示过后，学生将所掌握的科学知识应用起来。在现代教育技术的支撑下，教师将教学过程记录下来，鼓励学生结合现代信息化平台搜集科学知识，了解有关科学概念。用“技术”发起教学，落实自学，有助于学生养成独立自主的学习习惯。

三、针对工程开展STEM教育，实现系统育人

STEM教育中的“工程”要求学生进行系统化的学习，除了锻炼学生的科学思维，更要综合训练学生的理解能力、思维能力和实践能力。教师要尝试应用系统性、层次性更强的教学模式，鼓励学生在接触理论知识的同时展开自主探索，挖掘科学知识。在开展科学教学的过程中，教师要设计成熟化、系统化的育人指导模式，加强对学生的管理教育，培养学生的科学素养。教师可以以“工程”为出发点，以自主探究、自主学习为基本要求，逐步提高学生的科学素养。

例如，在教学教材五年级下册“设计我们的小船”这节课时，教师便可以针对“工程”开展STEM教育，完成教学指导任务——学生需要利用橡皮泥制作小船，对密度、浮力等关键知识进行探究。但是，橡皮泥的密度和重量过大，很难浮在水面上，如何设计小船成了首先要解决的问题。结合铁片与铁块、木块与铁块等材料，学生做出假设：要让小船浮在水面上，可以从两个角度进行考虑，即物体的面积足够大，物体的重量足够小。橡皮泥的重量是固定的，但可以通过改变橡皮泥的面积的方式来制作小船，保障小船能够浮在水面上。借由思考、实践等环节的配合，让学生重新掌握科学知识。STEM教育理念下的“工程”将教育活动定义为一个系统、综合的过程，更加重视学生科学思维的培养。因此，教师要鼓励学生多角度探究、多角度思考，提高科学教学质量。

四、利用数学落实STEM教育，探究理性科学

数学下的科学教育是激发学生理性思维和理性认知的教育过程，其将科学课程中的数学知识提取出来，以数学问题为跳板，开发学生的理性思维。数学下的科学教学不一定完全围绕着数学课程展开，但是借助多元数学知识与数学概念的配合，学生同样能够得到分析数学知识的机会，从而形成科学意识。由此可见，围绕数学知识发起授课，整合科学课程的教学任务，有助于学生形成理性思维。

例如，在教学教材六年级下册“一天的垃圾”这节课时，教师可以鼓励学生利用所掌握的数学知识对家中一天所产生的垃圾重量进行调查：使用千克、克等基本质量单位统计垃圾的重量，然后借由表格对垃圾进行分类。统计结束后，对可回收垃圾、不可回收垃圾分别进行记录，完成“我家一天的垃圾统计”的探究，并深入思考垃圾的来源及应该如何处理垃圾。用数学方法解答科学问题，能够培养学生的科学学习能力。STEM教育是以自由、高效为特点的教育指导活动，在育人工作中，教师可以尝试将“数学”的探索权交给学生，鼓励学生提出问题、搜集答案，培养学生的求知欲。教师要为学生提供自由发挥的空间，借由多种方式整合数学知识，从而逐步提升学生的科学素养。

与传统教学模式相比，STEM教育将多元素整合带入教学活动中，帮助教师重新设计教学方案。在改变传统教学模式的同时，STEM教育摆脱了“灌输式”教学的短板，将学生作为教育的主体和决定者，重新定义教学活动的前进方向。在小学科学课程中开展STEM教育，在帮助学生吸收课程知识的同时，更有利于学生个性思维和创新思维的发展，为学生的终身发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]黄威龙，白欣. 基于STEM教育的小学科学教学设计研究：以“斜面的作用”为例[J]. 科教导刊（下旬），2019（15）.

[2]李昱瑛，赵福君，陈雪琴. 基于STEM教育理念的改善小学科学评价方式的对策[J]. 教育教学论坛，2019（19）.

[3]汪迎春. 基于STEM教育理念的小学科学实践活动课程探索[J]. 科学咨询（科技·管理），2019（3）.