提高STEM活动讨论交流有效性

◇高 红（山东：烟台市莱山区第七小学）

百年大计，教育为本。教育，是我国社会经济持续性发展的源泉动力。传统的教学方式注重学业与成绩，而对于学生的创新思维和实践能力关注较少。随着《中国学生发展核心素养》和小学新课程标准的推出，在教学实践中，教师的教育理念正在发生改变。培养德智体美劳全面发展的社会主义事业建设者和接班人，成为教育工作者努力的目标；教师的教学方法，也在不断地推陈出新，以促进教学效率及质量的提升。如果说小学科学课程的设置和实践教学，为学生综合能力的提升提供了可能性，那么STEM 的应用就为小学科学课程教学目标及教学内容的实现提供了坚实保障。本文从提高小学科学课STEM 活动讨论交流有效性策略的角度对STEM 在教学的实践应用做简要探析。

一、STEM教育理论

STEM 教育起源于美国，由美国科学教育学者在20世纪50年代提出的关于科学素养的概念，得到了其他国家科学教育学者的普遍认可。STEM 教育是科学、数学、工程以及技术的英文简称。STEM 教育关注的是多学科之间的教育融合，通过融合教育，学生得以形成STEM 素养，即：一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的过程；二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。这四个方面密切关联，科学是根基，技术和工程分别是科学和技术的运用，数学作为工具运用在科学、技术和工程之中。因此，STEM 素养是综合运用科学、技术、工程和数学领域的知识解决实际问题的能力，同时也是知识、方法、技能、能力、态度、情感等多元素的综合。

二、小学科学教学存在的问题

小学科学课可以帮助学生感知事物、认知世界，并建立和培养学生的科学理念与思维，因此小学科学也是小学的重要学科之一。小学生生性活泼好动，好奇心强烈，这为小学科学教学创造了一定的基础条件。小学生通过科学知识的学习，能够从小以正确客观的观点和方式来认知事物、看待世界，用唯物主义的世界观来观察世间万物，并在实际的生活、学习和工作中遵循事物的客观规律，进而利用所学知识，发挥主观能动性，改造世界和进行社会建设，更好地适应社会需求和融入社会发展。但是，现在小学科学课堂教学中也存在一些问题，比如有的教师主导整个教学过程，学生的主动参与度较低，学习积极性不高；有的教师在小学科学教学中囿于教材内容，重于灌输知识，忽略了对小学生探究能力的培养；有的教师则固守于教材的标准答案，一定程度上束缚了小学生创新思维和批判思维能力的发展；一些学校科学教学的硬件设施不完备；一些学校缺少科学课程专业教师，往往由其他学科的教师兼任，这也限制了科学教学深度和广度的拓展等。这些问题的存在，导致小学科学教学效率低下，学生仍受传统教学方式的影响较大，运用小学科学教学来拓宽学生视野，让学生走近科学、喜欢科学、研究科学的预期目标尚未达到。

三、在小学科学课中开展STEM教育的必要性

（一）教育事业发展的需求

随着教育改革的逐步深入，教育理念从应试型教育向素质教育转变，《中国学生发展核心素养》提出了对学生科学精神、思维的培养，也提出了对学生实践、创新、应用以及解决问题等方面能力的培养。《义务教育小学科学课程标准》倡导跨学科的学习。这些纲领性的文件，为小学科学课堂STEM 教育的应用做出了顶层设计。STEM 作为一种新的教学理念，有别于传统单学科的、重书本轻实践的教学模式，强调的是跨学科的相互整合的教育，注重发展学生发现问题、提出问题、进而运用多学科知识分析和解决问题的能力，促进学生综合素质的培养与发展。因此，在小学科学教学中应用STEM 教育，与我国目前的教育理念相匹配，更有利于素质教育和核心素养各项要求的真正落实，能够满足教育事业蓬勃发展需求。

（二）激发学生学习兴趣的需要

STEM 教育是以问题为导向，体系化、项目化的课程教育方式，而且经常伴随着实验或情境，因此更符合小学生身心发育特点，容易引发学生的好奇心，激发学生的学习兴趣。同时，与其他学科和教学方式不同，STEM 具有一定的趣味性，课堂气氛比较活跃，学生的专注力易于集中，易于取得较好的课堂教学效果。学生在分析、解决问题的过程中，获取不仅仅是知识，而且还可以树立科学学习的自信心，建立和提升科学意识、思维能力与动手能力，取得最佳的学习情感体验。

（三）学生知识转化的需要

以往的教育，唯成绩论居于主流，学生为了学习而学习，所学知识各学科之间融合不足，更重要的是，学科学习与小学生的现实生活联系不紧密或压根没有关联，知识与生活脱节，造成小学生容易产生学习的知识用不上的错觉，反作用于学生对学习兴趣不浓厚，积极性不高。而STEM 教育一方面基于学生的现实生活来进行教学，另一方面在STEM 教育框架下，可以帮助学生将已学知识和新知识串联起来，有利于学生知识的建构。通过科学、数学、工程与技术的融合，能构成知识的转化、迁移、应用及结果的良好运转程序，能够让学生的科学知识学习体系化、规范化，提升学生的动手与实践能力。

（四）学生思维能力发展的需要

小学生以感性思维为主，认识事物主要依赖知觉与感觉，理性思维在小学阶段正处于快速发展时期。以问题为导向，多学科融合的STEM教育，可以让学生学到过程性和结果性知识，对于未知的知识与技能，也可以增强探究意识与能力，这是STEM 教育的核心，也是较之其他教学方式的价值体现。运用STEM 教育，可以促进小学生创新思维、发散思维和逻辑思维能力的发展，同时还可以最大限度地保护和支持学生的想象力和好奇心，为创造力和创新力提供头脑风暴支撑。另外，学生的性格、意志、团结协作、组织沟通等能力，也可以在这一教育模式中得到培养与锻炼，促进学生形成终身学习的能力。

四、提高STEM活动讨论交流有效性

（一）以学生为主体

学生是知识的获得者和应用者，因此教师要转变主导者的观念和地位，将科学课堂交还给学生，让学生成为STEM 活动讨论交流的主体，教师充当指导者角色，只是适时对于学生进行点拨，引导学生向正确结论方向进行讨论。例如在青岛版小学科学课程《地震》教学时，教师可以运用多媒体播放地震时的景象，然后让学生交流讨论地震可能造成的危害，并可用唐山和汶川大地震的写实资料让学生产生情感上的共鸣，进而激发学生自主探索地震形成原因的欲望。这时，教师可以引导学生进行模拟实验的设计和操作，通过讨论，有的学生用多个泡沫垫作为板块，通过不断挤压模仿地壳运动，最后泡沫垫的中间会隆起；有的学生会将白纸两端撕扯，直到断开；或者筷子用力向中心下压，最后也会折断；也可以使用树枝做同样的折断实验，感受如果是岩层在巨大力量的挤压下会出现怎样的结果。还可以在泡沫垫上放置塑料置物架等模仿房屋建筑等，看看在地震时抖动和岩层挤压后，会导致上面的“房屋”等物品会出现什么样的状况。学生通过亲自动脑设计实验，并实际动手操作实验，就可以对地震的形成原因相关知识更为直观、形象地掌握第一手的实验资料，自行探求得出地震形成原因的结论。之后，教师可以指导学生进一步讨论，既然地震危害如此之大，那么自然界中有哪些地震前兆的客观规律可循呢？这时，学生的观察力就得到了启发，继而，教师可以组织学生进行讨论，如果发生地震，在不同的环境下应该如何自救或者施救等。虽然只是一个地震的小知识，但在STEM 教育框架下，学生的动脑、动手能力都得到锻炼，同时对于地震这一自然现象有了科学的认知，地震征兆、自救和施救常识等也得到了拓展，并且，从学生核心素养培养来看，这样的课程也有利于学生沉着冷静心理品质的形成。

（二）讨论前做好准备

在STEM 教学活动中，开展讨论交流帮助学生学习科学知识，并将小学生现有生活经验、认知能力以及已学知识融会贯通，讨论前准备工作必不可少。对教师而言，首先要在认真深入研读教材目标和内容的基础上，对于科学知识有深入的了解；其次，要结合教材内容，科学设计教学方案，将STEM 活动恰如其分地融入其中；最后，合理设计学生讨论交流的问题，让学生有的放矢地分析解决问题。对学生而言，要在教师的指导下认真完成课前预习任务，并在此过程中努力发现问题、提出问题，如果通过教材预习或检索资料，已寻找到问题的答案，那么到课堂与其他同学分享，如果穷尽办法，仍有疑问，就要带着问题到课堂上找到解决方案。

（三）在讨论中引导鼓励

在STEM 教育和活动中，教师的主体地位被弱化，强调的是以学生为主体，开发和锻炼学生的探究能力和实践能力，避免传统教育下“高分低能”学生的出现。但由于小学生的认知水平与动手能力较之其他学段的学生尚有一定差距，因此，在STEM 活动交流讨论过程中，教师仍要给予适当的引导鼓励，增强学生学习科学知识、探索科学知识的自信心。比如，在秋季由于天气干燥，衣服经常会产生静电现象，但小学生一般不知晓为何出现这种情况，通过教学《生活中的静电》一课，学生就可以对这一现象有了科学认识和科学的解决办法。在利用气球做静电实验时，需要将两只气球在衣服上摩擦后观察，自然放置，气球会自然下垂，但放在毛衣上，气球就会粘在毛衣上，但是实验中可能会出现学生摩擦时间不够，或衣服材质的问题，导致这个气球小实验失败。对此，教师就要帮助学生查找原因，看看实验成功的学生是如何做到的，与自己做的实验有哪些细节不同，是不是由于细节的偏差而使实验失败。静电小实验有很多，比如报纸摩擦后也会出现静电反应，但如果报纸被水浸湿后，静电现象就会消失。这时教师要引导学生总结为什么会产生静电，以及电荷异性相吸、同性相斥的原理，启发学生说说生活中哪些物体利用了静电原理，并通过实验试试哪些方法可以消除静电，等等，让学生将科学知识与现实生活联系起来，学以致用。在师生、生生交流讨论过程中，教师更多地应处于旁观者地位，主要是通过合理的指导，促成学生形成头脑风暴。

（四）合作交流讨论

小学科学教学中，由于小学生认知能力发展有限，而合作学习常常能够使得学习效果事半功倍，尤其是STEM 活动中，新旧知识要契合衔接，还要包含一定科学、工程、数学和技术知识与技能，难度较高，如果小学生“单兵作战”，容易顾此失彼，过程或结果不能尽如人意。因此，在小学科学STEM 活动交流讨论中，合作也是十分必要的。实验研究表明，学生间的合作学习，是最为有效的一种学习方式。学生在合作交流讨论中，不仅可以互通有无，取长补短，还可以碰撞出思维的火花，激发出创造力和想象力。当然，在合作交流讨论中，教师要根据不同的教学内容，科学合理分组，尽量遵循组内异质、组间同质的原则进行分组，让各层次学生都能够在以组为单位的合作交流讨论学习中，参与科学知识学习，动手能力强的学生可以承担实验操作程序，学优生可以确定实验方案、把控实验操作规范进行以及总结归纳实验结论，而学困生则可以仔细观察与熟悉实验流程、记录实验结果等，这样，让学生发挥各自所长，共同努力完成实验或交流讨论学习任务。

总之，STEM 教育作为一种新的教学模式引入小学科学课程教学，有其适用的必要性，能够在一定程度上改变或改善我国目前小学科学教学中存在的一些问题。但STEM 教育理念毕竟涵盖科学、数学、工程和技术四方面知识与能力，因此仍需教师多多实践，务求STEM 活动在小学科学教学中交流讨论环节发挥更大的效能。■