STEM 活动融入小学科学教学的实践探索

王冯祥

摘要：STEM活动的开展是建立在STEM理论基础上的教学方式之一。将其运用于小学科学教学中，可以为学生的科学学习提供更为优质的条件，促使学生在课程资源整合的科学课堂中受到STEM活动氛围的熏染，主动进入到科学探究活动中，在经历了探究成果展示以及评价与反馈等学习全过程之后，实现科学素养的提升。

关键词：STEM活动；教学探索；小学科学

STEM活动是以STEM教育理念为导向组织的一种教学活动，其中“S”代表“科学”，“T”代表“技术”，“E”代表“工程”，“M”代表“数学”。STEM活动的开展以解决问题、逻辑分析、批判思考、创新创造为核心，以发展学生科技理工素养为过程，以培养学生形成适应社会、时代发展所必备的能力为最终目标。在小学科学教学中开展STEM活动，是基于STEM教育理念中所具备的四个要素在《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下通称“新课标”）中均有所体现，通过二者的有机融合，可以促使科学、技术、工程、数学四个要素之间的相互支撑、补充与碰撞，带领学生实现更深层次的学习，促进他们在STEM活动中全面发展综合素养。

一、小学科学教学中的STEM活动开展意义

（一）促进知识迁移

在传统的科学课教学中，教师只是讲解科学教材中的知识，很少会联系或运用其他学科的知识。在这样界限分明的学科教学中，影响了学生的学习观念，让学生在不知不觉中认为每个学科都是独立存在的、毫不相关的。但实际上却不然，STEM活动中则倡导各学科之间的融合，使学生认识每个学科的知识都源于自然界，是密切相关的。人类人为地将自然界中蕴含的知识、规律划分为不同的学科，是为了方便教学，而STEM活动可让学生了解不同学科领域的共同特点。在STEM活动中，要求教师加强各学科之间的联系，如在科学教学中联系数学、技术领域的知识，可以促使学生在STEM活动参与中获得不同学科知识的迁移，学会灵活地运用各学科知识，更好地解决问题。

（二）符合生本理念

STEM活动的开展，要求教师遵循以生为本的教学理念，无论是在学科资源的融合中，还是在具体的教学活动组织时，都需要教师考虑到学生在不同发展阶段的认知特点，遵循学生的思维发展规律。大量实践证明，学生的智力水平大多在同一水平，而导致他们学习质量存在较大差距的原因，主要在于学生是否对其学习的内容具备较高的热情。结合小学生的学习特征与认知特点，教师开展STEM活动，聚焦于学情，建立在学生“最近发展区”，可促进学生发展。

（三）践行实践作用

在传统的科学课教学中，教师受到应试教育思想的影响，将科学课教学的目标定义在“如何提升学生在试卷中的问题解决能力”“在考试中获得高分”上，因此科学课教学更加注重理论知识讲解，导致现实意义缺失。而STEM活动下的小学科学课教学，则要求做到理论与实践结合，教师要在STEM活动的组织与实施中为学生创造动手参与的机会，甚至引导学生走出课堂，迈进社会生活，学会将所学运用于生活，服务于生活，用科学知识改造生活。由此可见，STEM活动的开展践行了科学知识的实践作用。

二、小学科学教学中的STEM活动实施路径

（一） 解读与梳理科学教材

STEM活动在小学科学教学中的开展，需要以教材为依据，通过对教材的整理与分析，明确STEM活动的“面”，清晰地梳理出STEM活动的“线”，具体落实STEM活动的“点”，促使教师梳理出STEM活动开展的基本目录，为STEM活动的开展指明方向。具体需要做到以下三点。

一是解读新课标，明确STEM活动之“面”。新课标是教师在科学课中实施教学活动的指导性文件，为STEM活动的开展指明了根本方向。新课标中要求教师的教学活动设计符合学生的发展特点，认为小学生正处于认知发展的具体运算阶段，并在逐步向抽象运算阶段转变，对守恒、分类、处理空间等相关概念的理解能力有了显著提升，在抽象问题的思维上仍处于发展阶段。因此，教师应结合小学生的发展规律，确定STEM活動的开展方法，制定STEM活动的主体部分。

二是解读单元内容设置，梳理STEM活动之“线”。在教科版小学科学教材单元内容设置中，每一个单元中的组成部分都是围绕着同一个领域开展的，教师应结合具体的单元内容，进一步确定STEM活动开展的路线。例如，在教科版科学教材三年级下册“动物的一生”和四年级下册“植物的生长变化”的单元教学中，教师可以设计观察与记录的STEM活动；在教科版科学教材四年级上册“运动和力”的单元教学中，教师可以设计组织数据分析的STEM活动，让STEM活动更加细化、系统。

三是解读科学教材编排，落实STEM活动之“点”。STEM活动的实践落实点需要建立在教材编排与典型课例的双重影响下，才能更加具备可操作性。因此，在落实STEM活动的“点”中，教师应认真分析教材中的前后知识相互呼应关系，能够从典型课例中总结经验，进而提炼出针对性强的、具体的STEM活动。

（二）寻找与整合课程资源

STEM教育理念主张融合式的教育，打破了学科界限与内容的限制。在STEM教育理念的指导下，科学教师所组织的STEM活动，要主动地寻找与科学课相关的课程资源，并将其与具体的教学内容进行有机地融合，以丰富STEM教学活动的素材，帮助学生在STEM活动中开阔视野。教科版小学科学教材在编写中融合了STEM的精神，每个单元都对应一个学科领域，需要教师合理利用教材，打破学科界限，为科学课教学质量提升奠定基础。

以教科版科学教材二年级上册“做一顶帽子”一课教学为例，这部分内容属于工程与技术领域，是“材料”这一单元的最后一节课，学生通过这一单元的内容学习，基本了解了我们生活的世界是由各种各样的材料组成的，不同的餐具使用的材料不同。学生认识了书的历史与神奇的纸等内容后，教材在要求学生认识世界、了解材料的种类与作用的基础上，完成“一顶帽子”的创作。教材为STEM活动做了前期准备，为实现跨学科的教学资源融合，教师可以将“做一顶帽子”的活动转换为“帽子的设计与制作”STEM活动，其中融合了工程设计的内容，同时需要学生运用数学知识测量帽子的尺寸，实现了“数学”与“工程”“技术”的融合，为学生在STEM活动中的多学科知识运用做好了铺垫。

（三）营造与创设活动氛围

学生是STEM活动的主体，是学习活动的主要参与者。因此，学生对STEM活动参与是否具有浓厚的兴趣、积极性，在很大程度上影响了STEM活动的教育功能是否能够得到有效发挥。小学生在任何一门学科或者是学习活动中表现的热情越高，其思维活跃性就越高，收获的学习效果也就越好，而良好的活动氛围营造，可以起到调动学生活动参与热情的作用。因此，教师应结合小学生的兴趣点，营造轻松、愉悦的活动氛围，以保障STEM活动的顺利、高效开展。

例如，在“感受空气”一课的教学中，教材要求学生掌握科学概念，了解空气具备的特征，空气就在我们的身边；科学探究的目标是让学生多感官地感受空气，掌握观察空气的多种方法，尝试运用气泡图组织与整理信息。除了科学领域的知识之外，教师还可融入技术、社会与环境目标，即在理解科学概念、完成科学探究的基础上，学生能够了解人类的生活、生产需要从大自然中获取资源，树立保护环境的意识，能够利用科学技术保护自然界中的空气不被污染。那么，为了让学生对教师所组织的STEM活动感兴趣，教师可以采取设计猜谜语的游戏：“一物到处有，用棒赶不走。眼睛看不见，手摸也没有。咀嚼无滋味，没它活不久。”小学生对于猜谜游戏有着浓厚的兴趣，在猜谜游戏中学生的思维活跃度较高，在好奇心与求胜心的驱使下，他们可以快速地进入学习状态，可以初步掌握空气“看不见、摸不着”的基本特征。接下来，教师揭示本节课学习的主题，明确学习的方向。教师可这样提示：“同学们可真聪明啊，但是除了‘看不见、摸不着之外，空气还有其他特征，究竟是什么呢？让我们一起参与下面的学习活动，探索空气的奥秘吧！”由此，教师营造了适宜的学习氛围，学生的好奇心与探索欲被充分激发出来。

（四）组织与推进探究活动

在STEM活动的开展过程中，教师要发挥出STEM活动组织者的作用，为学生搭建更多参与STEM活动的平台和机会。在组织与推进STEM探究活动中，教师要注意多个环节的相互联系，由多个环节共同组成一个完整的STEM探究活动，引领学生从对自然事物的观察与思考开始，主动地发现并提出问题，形成猜测与假设。在实践操作中取得数据依据，然后进行分析与总结，可以促使学生在STEM探究活动中，获得思维能力、合作学习能力、数据分析与整理能力等多方面的发展。

例如，在“感受空气”一课的教学中，教师先组织了“传递游戏”，学生以班级的竖排为小组，传递的容器有自封口塑料袋、透明杯子和碗三种，传递物有水、空气、石头。教师提出问题：“你认为在传递这三种传递物时，使用哪种容器最合适？”，给学生2～3分钟讨论的时间。此时，学生纷纷说出了自己的猜测。对于结果的猜测可以促进学生产生进一步验证的渴望，在思考猜测是否正确以及验证的过程中，可以锻炼学生的理性思維。在讨论之后，教师可组织各个学习小组完成传递活动，分别尝试将传递物放在不同的容器中进行传递。在传递游戏完成后，小组代表说一说猜想是否正确，用实践说明为什么正确或为什么不正确。接着，教师提出问题：“将石头、水、空气分别装在碗中、杯中、自封口塑料袋内，发现碗、杯子都不再空了，自封口塑料袋也鼓了起来，这说明了什么？”学生在参与传递游戏后，很容易回答出：“因为这些物体都占据了空间。”教师继续组织“感受空气”的活动，让学生选择在校园中的任何一个角落捕捉空气，通过用塑料袋装空气、用扇子扇风、吹气球，让学生发现空气的新特征，如“很轻”“能发出声音”“能压缩”“无色”“无味”“没有固定形状”“有重量”等。在STEM活动的组织与推进中，学生不仅经历了有趣的科学探究活动，也从“占据空间”“有质量”等空气特征的学习中联系到数学知识，在思考如何装空气、压缩空气中融合了工程与技术领域内容。这样，有助于学生在STEM活动中树立科学探究精神，也促进了学生对不同领域知识的进一步了解与掌握。

三、小学科学教学中的STEM活动效果评价

（一）展示与呈现探究成果

无论学生在STEM活动中获得了怎样的成果，教师都应为学生提供成果展示的机会，并保留学生的探究成果，让学生可以在不同阶段的STEM活动参与中，看到自己的变化与进步。探究学习成果的展示与呈现形式是多样的，较为常见的探究学习成果展示呈现方法有以下三种。

一是表格呈现。表格是一种记录的工具，学生在科学探究过程中经常会用表格记录与整理数据，在STEM活动中通过表格的形式呈现探究成果，具有直观呈现实验结果的作用。

二是导图呈现。思维导图是当前较为热门的教学工具、学习工具，在使用思维导图过程中可利用不同颜色、线条、符号或词汇进行描绘，具有简单、直观、关联性强的特点。如在“声音”这一单元的学习中，教师可以让学生以“声音”为核心词，将其在STEM活动中收集到的信息填写到思维导图中，如在“声音”的核心词下分化出一级分支“产生”“传播方式”“声音的强度”“声音的高低”等，学生在思维导图中填写的信息就是他们掌握到的知识，教师可以从学生展示的思维导图学习成果中，发现学习中存在的不足之处，再利用思维导图完善信息，帮助学生梳理并建立完整的知识体系。

三是作品展示。与其他形式的探究成果展示相比，作品展示视觉冲击效果更好，学生将STEM活动参与中的最终成果以作品的形式展示出来，更有成就感。

（二）过程与结果评价反馈

STEM活动的探究成果展示之后，对结果的评价是十分重要的。基于STEM教育理念对于学生多元化发展的需求，教师的教学评价应做到创新与变革，认识到传统科学课中只关注学生的学习结果，会抑制学生的多元化发展，影响学生的科学质疑意识、探究精神、学习品质等方面的培养。为了更好地发挥出STEM活动的教学价值，教师应从科学、工程、技术、数学等多个领域进行评价，关注学生在学习过程中的不同表现，在教学评价中让学生意识到科学课的学习并不是独立存在的，想要获得更好的学习表现、收获更为优质的学习成果，需要运用多个领域的知识。

例如，在四年级上册“运动与力”这一单元的教学中，教师可组织学生围绕“垃圾运输车”这一STEM学习项目来展开学习。针对学生“垃圾运输车”制作的过程与最终呈现的作品，教师从自评、互评和师评这三个维度为学生的探究过程制作了形成性评价表和终结性评价表。其中，形成性评价表主要针对各小组准备材料的多样性、设计方案的独特性、设计方案的完整性、小组展示的逻辑性以及改进方案的合理性进行分级评价。而终结性评价表则从材料选择、小车美观度、小车的装载能力以及能否实现定点运输等方面进行分级评价。这样多维度、多层次的组合评价表，不仅能够引导学生关注项目探究过程的细节，注重“垃圾运输车”设计与制作的逻辑性、合理性和美观度，还有利于激发学生主动运用多学科的知识，并积极参与小组合作，促进学生朝着多元化的方向发展。

总之，在小学科学教学中开展STEM活动，对于学生的科学核心素养发展具有重要作用。因此，需要教师积极探索STEM活动开展的有效方法与途径，以保障STEM教育精神在科学教学活动的落实，为学生的全面发展助力。

参考文献：

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（责任编辑：杨强）