探思在教学中渗透STEM教育理念

杨林

STEM教育理念是当下教育教学领域中一个全新的类别，由于其出色的功能，正被越来越多地应用于各学科的教学过程中。把 STEM思想渗透到小学科学教学中，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以促进他们进行科学探究，提高自己的思考能力、动手能力、协作能力和创新能力等，从而实现全面发展。当然，好的教学模式需要有适宜的教学手段与之相匹配，基于此，本文对 STEM教育思想在小学科学教学中的渗透进行探讨。

如今是高科技竞相运用的时代，欧美各国为了能够得到更多的创新人才，为了能够有足够的参与未来世界竞争的专业人才，正在大力提高STEM教育的质量。我国也要赶在时代的前列，从小学一年级开始就进行了科学课程的安排。科学是小学阶段必修的基础性课程，它是以科学探究为具体学习形式、以实践教学为科学探究过程的重要环节。以科学试验为形式，利用和经过科学探究活动，可以对学生思维上的解析维度和象征维度开展合理塑造。但这样的塑造并非对全脑思维能力的开发，而有着相应的限制性，思维能力四种维度中的真实性、综合性要素在科学探究过程中并没能获得锻炼。STEM教育的目的在于引导学生建构跨学科知识整合的能力，提升参与STEM学习的兴趣，进而形成21世纪公民应有的STEM素养。这恰好能有效地弥补小学生在科学探究过程中全脑开发上的实际需求。

一、以问题驱动，明确学习目的

STEM以解决真实的问题作为驱动，在现实中通过获得知识、应用知识，让学生的解决问题能力、思维能力以及创新能力得到培养，从而逐渐形成提出问题并能思考问题、解决问题的能力。对于小学生来说，在学习过程中学会质疑是学习的最大动力，也是产生创新性思维的重要源泉。假如学生永远无质疑，就会丧失学习动力，学习就会缺少活力，思维也会缺乏创新。因此，在教学过程中，老师应当充分调动起学生的质疑能力，将问题作为驱动，确定教学目标，提高学生的学习动力，培养其创新思维。

比如在教学《光是怎样传播的》一课时，老师可以先利用多媒体设备为学生展示有关光照射的视频内容，并且对学生进行引导。或者，先跟学生玩一个“找光斑”的游戏，老师用一个发出绿色光的手电筒分别照射不同的地方，让学生快速地找到这个光斑。这时他们一定会兴趣盎然，乐此不疲。紧接着，老师可以提出一些问题：大家知道这光是怎么照射到物品上的吗？通过光你还能想到什么问题呢？在这样的引导下，学生会产生很多问题，比如“光是怎么形成的？”“光照射到物体上的时候为什么会产生影像？”“为什么我们在晚上能够看到光的路线，而白天却看不见？”等。老师先对学生的问题进行梳理，并且请他们对刚才提出的這些问题进行猜想。学生就会根据自己的生活经验大胆地猜测。老师也不直接给出正确答案，而是因势利导地直接导入课文内容进行实验。比如就“光是怎样传播的”这个问题，可以将学生分成几个小组，让学生自行通过实验来验证猜测，最终使他们了解原来“光是直线传播的”。此后，老师可以继续为学生进行拓展，比如针对日食、月食的形成原因进行质疑，怎么才能让房间内照不到太阳光的绿植照到太阳光，怎样利用科学小制作防止综合楼道拐角学生对撞等问题，让学生进行探究。

二、用试验带动，激发学生探究兴趣

要让学生通过对科学知识的学习，养成科学的学习习惯和行为习惯，掌握科学探究的方式和技巧，体验应用科学探索行为，逐渐懂得科学地认识问题、思考问题，保持和发展对周边事物的好奇心和探索欲，构建敢于想象、尊重事实、勇于创新的科学精神。老师可以以科学探究为根本，融合数学分析、技术应用等有关基础知识，结合教育资源，协助学生构建起系统化的研究思路，使学生能够综合性地看待问题。

比如在教学《我们来做“热气球”》的过程中，老师可以让学生自行提出想要了解的问题，最后根据学生提出的问题，集中梳理确定本次探究的主题为热气球会上升的原因是什么？先让学生设计实验，然后再进行交流汇报，最后老师引导学生进行实验的设计，实验后得出结论：利用酒精灯燃烧后产生的温度将周边空气变热引起了热气球上升，并且还证实了热空气存在上升力。在此过程中，学生还发现，不同大小的火焰，形成的上升力也是各不相同的;使用的器具不同，比如使用不同的塑料袋，会产生不同的上升效果。对于这样的情况，学生给出了各自的答案，有的学生觉得热气球的上升高度是与火焰的大小成正比的，与热气球自身的材质则呈反比;有的学生则认为热气球的上升速度也跟火焰的大小成正比。老师根据学生的猜测进行实验，结果证实，火焰越大，热气球就升得越高越快;越轻的热气球升得也越高。通过这样的实验活动，大大激发了学生学习科学知识的兴趣，还培养了学生的实践能力和创新能力。

三、重视设计环节，提升学生工程素养

随着现代高科技的不断发展，个人的工程素养是未来高科技人才必不可少的素养。未来的人才不光是会学知识的人，更关键的是要会用知识。根据工程素养的内涵，笔者感受到，对小学生进行工程素养的培养是非常必要的，这对他们成长以后从事科学研究是一个很好的启蒙。未来人才的培养需要从小学生开始，因此，小学科学教学肩负着培养小学生工程素养的重任。这从小学科学教材的设计就能体现出来：每个单元的最后一课都是学生的设计与实践开放课程，此举为提高学生的工程素养创造了条件。科学老师充分地运用好这一载体，能有效地提升学生的工程素养。

比如小学科学教科版五年级上册《设计制作小赛车》这一课，教材就设计得很好。根据教材的设计可以这样进行教学：

首先，上课之前老师布置任务：“请同学们寻找不同类型的车辆并了解它们的性能。”上课时，老师检查学生作业完成情况，给每个小组分别发一张表格，让他们把各自了解的车辆名称以及性能这两项内容填写到表格里，再以小组为单位进行汇报，通过这个练习培养学生的归纳总结能力。紧接着老师提问：“你们喜欢赛车吗？你们想拥有一辆属于自己的赛车吗？”学生会异口同声地回答“想”。老师进而提示工程师怎样设计赛车，让学生了解真正的赛车工程师在设计赛车以前是怎样思考和设计的。思考从四个方面入手：轮胎的良好设计可以增大摩擦力避免打滑;车身设计得较低，车轮之间的距离较宽可以使行驶更加稳定;发动机要尽可能设计得力量很大;车身外形设计成流线型，使其行驶时的阻力最小。通过对这四个方面的了解，让学生知道为了让赛车的性能达到最佳，需要从各个方面来考虑设计。接着让学生了解设计的一般程序：明白设计什么，用途是什么;收集想法，研究会遇到什么问题，能不能解决;选出最好的想法，进行设计;思考设计方案，还能做哪些改进。通过对工程师设计赛车的思路的认识，让学生对设计思路有一个清晰的认识，从而对后面自己设计小赛车有一个很好的指导作用。这对训练学生的建构思维有很好的作用。

其次，在设计小赛车时，首先提出任务：车身不能超过25厘米;用橡皮筋或者氣球作动力;行驶的路程要尽量长。

各小组根据要求自行设计。在小组讨论时他们会提出很多问题，比如“怎样增大小赛车的动力？” “怎样延长小车的运动时间？” “哪些地方的摩擦是有害的？” “哪些地方的摩擦是有益的？” “怎样减小有害的摩擦？”“怎样增大有益的摩擦？”等等。同学们在各抒己见的时候，创新思维也得到了锻炼。当各小组把自己的方案设计出来后可以进行交流，互相点评，指出优缺点，然后改进设计制作。制作小赛车时各小组成员分工合作，都有动手制作的机会，这样既培养了团结协作的意识，又锻炼了动手能力。

最后，展示学生制作的小赛车时，首先让小组成员演示一下小赛车的运动，再介绍小赛车的制作材料和制造过程以及设计亮点。这样既让他们有一种成功的愉悦感，又让他们的语言组织能力得到训练，从而有效地培养学生的工程素养。

教材的精心设计给老师提供了很好的素材，让学生有更好的平台来提升工程素养。因此，老师应该很好地利用教材这个载体和课堂这个主阵地，努力培养学生的科学素养，让学生从小养成爱科学、学科学、用科学的良好习惯。

四、开展课外探究，培养学生科学素养

课上探索只是学生进行科学学习的一部分，课外科学探究为增强学生的科学探究水平提供了更为宽阔的空间。老师应当积极开展各类多样化的课外科学探究活动，调动学生科学探究的积极性，增强学生的科学素养。例如老师可以组建一支“户外研究小组”，并协助学生确定活动的主题和具体的研究项目，让学生在课外进行科学探究活动。主题内容明确以后，老师和学生就一块儿进入项目式学习的过程。这一过程也是一种系统化的科学探究式学习过程，将各科目有机地结合起来，紧紧抓住明确的课题和学习目的，让学生在现实的教学情境中发现问题、探索问题、解答问题，独立构建知识。老师要引导学生正确进行探究，协助学生制订详尽的探索方案，与学生一起共同参与课外科学探究，并对整体的探索活动予以引导。

将STEM教学理论应用于小学科学课堂，要求老师及时转换教学理念，重视实践活动，使用多样化的教学方式，将学生学习科学的兴趣激发出来，以切实增强小学科学课堂的教学效果，从而使学生的科学素养得到培养，增强学生的综合能力。