实现科学课教学与STEM教育的有效融合

◇马静强 沈伟伟（江苏：昆山市张浦镇周巷小学）

STEM 教育融合了科学、技术、工程、数学四方面内容，基于这四个方面进行教学。当前，小学课堂教学中就是将综合理科领域中的内容进行拆分教学，这样学生难以形成系统性的学习模式，难以从中找到各个知识点的关联性。同时，受到这种教学模式的影响，学生综合运用各学科中知识点的能力也相对不足。基于此，本研究尝试将小学科学教学与STEM 教育实现有效融合，以此促进学生全面发展。

一、STEM教育理念以及发展

STEM 教育兴起于20 世纪90 年代的美国，是科学、技术、工程、教学英文字母的缩写，是上述四方面相结合的跨学科综合教学。

进入21 世纪以后，经济社会飞速发展，而这离不开科学、工程的支撑，使人们更加重视科技创新。在美国，相关政府部门通过梳理每一年的毕业生可知，STEM 专业毕业生不断减少，为此在STEM 教育中投入了大量的人力、财力以及物力，通过这种方式来培养出在STEM 领域中的人才，这样在一定程度上能够增强国家在全球化进程中的核心竞争力。基于此，在美国教育界也开始研发出STEM 课程项目，最终获得了相关的研究成果。此后，STEM 教育开始逐渐向全球范围扩展，其中也包括我国在内。2016 年以后，我国提出了教育信息化理念，指出了将信息技术运用在教育领域，可以更好地建立“众创空间”，最终探索出一种新型的教育模式，提高学生的创新意识和能力。在这一背景下，我国也开始将STEM 教育渗透到各个教育阶段。

二、课程融合的优点以及面临的挑战

小学阶段，将STEM 教育与科学教学有机融合，可以确保教师在教学中的专业、创新能力得到明显的提高，培养学生协作和动手能力。在教学中，教师自身的专业水平也会影响到整体教学效果，因此，在进行融合课程教学中，教师有必要做好前期准备，通过查阅相应的资料，在反复探索中寻找到开展融合教学的优势及其可能性，这对提高教师自身的专业能力、创新能力起到了有力的推动作用。与此同时，融合课程教学中，学生一般是以小组作为单位进行学习，学生间要学会有效沟通，无形中增强了学生的团队协作意识和能力。STEM 教育与小学科学课程的融合，凸显了这一学科的综合性、实践性特征，促进学生对所学知识举一反三，提高学生动手解决问题的能力。

在融合课程教学中，还要面临着一些挑战，具体表现在如下方面。

第一，不同年级教学的侧重点存在一定的差异。对于1～2 年级学生，教学重点培养的是学生的观察力；而对于5～6 年级学生，应重视培养他们的创新能力以及实践能力。

第二，师资力量薄弱。学校有专门配备的语文、数学、英语等学科的教师，而STEM 专业的教师不足，无形中增加了融合教育的难度。

第三，课堂时间有限。在小学阶段，一堂课的时间仅有40 分钟，如果针对的是1～2 年级学生，由于他们的动手探究、协作、思考能力还较为薄弱，教师仅在课堂上完成既定目标还有一定的困难，在课堂上没有完成的内容，学生就需要在课下完成。

三、小学科学教学存在的问题

（一）教学观念陈旧

小学阶段的教学活动，对培养学生未来的科学素养发挥着重要的作用，同样也影响到对未来科技人才的培养。有很多小学科学教师并没有认识到科学知识的重要性，在教学中仅仅重视主科的学情，在实际教学过程中有意无意地忽视了科学这一学科。这一教育观念，必定会影响到小学生在科学学习能力方面的提高，也难以发现在科学上有天赋的学生。

（二）教学方法单一

在小学科学课堂教学中，教师多采取一堂课从头讲到尾的模式。在这样单一的教学模式下，必定会让学生感觉整个学习过程非常枯燥，也很难激发出学习的兴趣。对于小学生而言，他们正处于探索新鲜事物的阶段，如果教学活动难以吸引学生注意力，必定会导致学生产生厌烦的心理。

（三）教学设施较为薄弱

部分学校不重视科学教育活动的开展，因此投入的设施也不足，在基础设施较为薄弱的背景下，相关设备不全面，阻碍了学生学习的实践动手能力的提高。

（四）教师兼职多

目前，小学科学教师中还存在着兼职的情况，这也使小学科学教学中存在教学方式不正确的现象，致使学生在理解科学知识时存在偏差。

四、实现小学科学教学与STEM教育有效融合

（一）科学素养教育与小学科学教学的有效融合

以“鞋底的秘密”课程设计为例。教师可以将物理中所涉及的关于摩擦力的知识与科学教学相融合，具体方式如下。

第一，激发学生思考。教师可以让学生想一想我们在日常生活中，最容易在哪些地方滑倒呢？此时学生会回答说在瓷砖、地板、楼梯、有水路面、有坡度路面上等。

第二，设计实验。在进行实验时选择瓷砖作为路面，引导学生思考，最终设计出具体的实验方式。

选择具有不同底纹的鞋子，总共选择三种，然后将瓷砖面向上倾斜30 度，让鞋子从上往下滑，观察哪一种鞋子更防滑。记录三次实验的下滑数据。

抬高瓷砖到45度，进行三次测试。

抬高瓷砖到60度，进行三次测试。

根据本次实验最终得出哪一种花纹以及材料的鞋底最防滑，接下来介绍该实验现象反映出的具体原理，即物体与地面的摩擦力直接受物体表面粗糙程度所决定；摩擦力与物体表面上的花纹、倾斜角度以及物体重量间的关系非常大。

第三，引导学生课后修改自己的设计。教师可以引导学生，课后自己制作一个“最防滑的鞋底”，在完成以后进行展示，从中选择出最防滑的鞋底。

本节课的教学活动，很好地锻炼了学生观察、动手、创新、小组协作能力，发展了学生的创造性思维及发散性思维。另外，通过让小学生自己动手操作，加深了他们对所学知识的理解，与此同时，还实现了科学课堂中师生间的有效互动，有效激发学生对科学这一学科的学习兴趣。

（二）技术素养教育与小学科学教学的有效融合

在开展“观察鱼”这一内容的教学活动中，实现了技术素养教育和小学科学教学的有效融合。我们尝试将课堂管理工作下放给小组长，要求学生上学时将一条金鱼装入一个透明的小鱼缸带到学校。

可想而知，学生把金鱼到学校，必定会异常兴奋，也容易在课堂上分心，并出现玩水、洒水的现象。为了有效避免这些现象，前期有必要制定出相应的记录表，保证小组长在这一过程中能够记录好组员在课堂活动开展前期的表现，上课时要及时做好反馈，让学生保持科学的态度，从中理解到爱护小动物、珍爱生命的重要性。如果学生将鱼缸中的金鱼拿出来把玩，就可能加速金鱼的死亡。在本节课的教学活动中，采用这种融合教学的方式，让学生学会了要爱护小动物，同样也要珍惜生命，让学生了解到怎样避免鱼死亡的方式，即水中的氧气有限，此时为了确保鱼有足够的氧气，就要利用充气泵。

通过本次教学活动，教师不仅可以顺利完成教学目标，还能让学生了解到怎样使用充氧泵，掌握基本的操作技能。融合教学活动的开展，在一定程度上让学生动手能力得到提高，确保学习、实践得到良好的发展。

（三）工程素养教育与小学科学教学的有效融合

在工程素养教育中，我们要培养学生的设计制作能力，确保学生能从实践中掌握科学原理。以“做一个指南针”这一教学实践活动为例，我们进行了融合教学，确保学生能够从中了解到指南针的结构以及具体原理。

在课堂教学活动开展前，教师可以先让学生准备好实验活动所需要的材料，并将找到的材料带到学校。在这一过程中，学生也需要积极思考，如指南针外壳的材质，方向盘所需选取的材料，支架应该怎样来支撑小磁针等。在整个教学活动中，学生必须发挥出自己的想象力，探究制作指南针的方式。在具体制作阶段，教师要指导学生严格按照具体步骤进行制作，如果遇到了困难也不能放弃，要在不断尝试中找到正确的制作方法，保证制作的指南针位置标准。本次融合课程，很好地培养了学生的工程素养，锻炼了学生动手、探究、小组合作能力，还可以将所学的科学知识运用到生活实践过程。

（四）数学素养教育与小学科学教学的有效融合

以“我们的小秤杆”教学实践活动为例。在STEM 教学中，在真实情境下可以更有效地开展教学活动，让学生在探究过程中了解到其中存在的数学知识，培养学生的科学技能。

如，设计称橘子重量的活动时，可以引导学生思考，在古时候没有电子秤，人们是怎样完成称重的？又是怎样读数的？学生经过讨论后，可以得出在称重时怎样保证称量更准。在具体实验过程中，学生也遇到了问题，即橘子、秤砣会滚下来，学生对此又展开了探讨，经过多次实验，可以计算出橘子的重量。秤杆上离不开刻度，学生在完成刻度的绘制后，还要启发学生，应该怎样提高称量的准确性，并且称更多的橘子。学生要思考这一问题，前提是先简单地换算，再解决问题。此外，该教学活动的开展，为学生后续学习杠杆知识打下了良好的基础。学生通过团队合作的方式，很好地锻炼了沟通交流、协调合作的能力，学会了自主探究。

综上所述，将STEM 教育与小学科学教学相融合，在一定程度上能够提高学生的课堂参与度，培养良好的观察能力、实践能力，并实现各类学科知识的融会贯通，得到全面发展。