秉承STEM教育理念?优化小学科学课堂教学

【摘要】STEM教育理念的实践运用，是当前教育改革的一次大胆尝试。STEM教育理念在学科教学中的应用，打破了传统教学模式带来的弊端，形成了一种全新的教学形态，对于学生综合能力的发展以及创造思维能力的提升有着重要作用。基于此，文章首先解读了STEM教育理念的概念与特征，其次分析了STEM教育理念对于小学科学课堂教学优化的意义，最后重点阐述了STEM教育理念下的小学科学课堂教学实践优化方法，以供参考。

【关键词】小学科学；STEM教育理念；优化策略

作者简介：杨乾智（1969—），男，广西壮族自治区北海市海城区教育教学研究室。

自以核心素养为导向的课程改革全面实施以来，科学课程在教育体系中的地位得到了较大的提升。如何提高科学课的教学质量，创新与优化科学课教学方法，促进小学生的科学素养形成，成了科学教学关注的重点。小学科学课教学的目的在于通过科学探究的方式，让小学生在基础教育阶段能够对自然奥秘产生强烈的好奇心与探索欲，提高小学生对科学探索的兴趣，帮助学生在学习过程中建立基本的科学概念，树立正确的科学态度，形成基本的科学认知。在传统的小学科学教学中，部分教师往往以教材为唯一的教学资源，以灌输式教学模式为主要的教学手段，这样的教学阻碍了学生的科学素养发展，也不利于教学质量的提升。STEM教育理念的应用给科学教学带来了重要的启示。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念强调跨学科的学习，“STEM”是指科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写。与传统教育理念相比，STEM教育理念更加侧重于教育教学过程中各学科的关联性，主张教学模式多样化，学生发展多元化，进而促使学生可以在科学探索中收获知识、发展技能、感受快乐［1］。

STEM教育理念的特征主要体现在几点。第一，整合性。整合性是STEM教育理念的核心特征，在以STEM教育理念为导向的背景下，教师的教学更为关注科学课与其他学科的融合，各个学科不再是孤立存在的个体，而是形成了一个多学科整合的教育体系，打破了学科之间的界限。第二，体验性。STEM教育理念中的“T”“E”目标实现，需要学生真实地参与到探究活动之中，从动手实践中获得独特的体验与感悟，进而感受到科学的魅力，这能促使小学生的科学课学习源于其内心的情感需求与学习需要。第三，合作性。STEM教育理念提倡学生在独立、自主、合作的学习活动中，获得综合素养的全面发展。对于小学生而言，在科学知识的探究中凭借自己一人的力量是不够的，因此建立在团体合作基础上的学习，更有助于学生深入了解所学知识，提升合作学习能力，强化科学思维。

二、STEM教育理念对小学科学课堂教学改革的意义

（一）体现了信息时代的发展特征

进入信息化时代，人们所接触到的信息发生了质和量的变化。面对爆炸量的信息，人们需要具备更强的信息获取与信息识别能力。在教学中，教师和学生如果仅仅从一门学科、一种途径中获取信息，显然无法满足现阶段学生发展、教育改革以及社会进步的需求，只有将学科课程进行有机的、深度的融合，才能帮助学生改变以往单一线性的思维习惯，建立受益终身的综合一体化思维模式，接受更广泛、更丰富的教育，构建综合性的知识体系。由此可见，STEM教育理念在小学科学教学中的运用，充分地体现出信息时代的发展特征。

（二）有助于促进学生的知识迁移

科学课在小学教学中的开展，是为了让学生在充满童真和好奇心的年龄段，能够爱上科学探索，并通过教师的指导，获得科学探究、科学创新和科学实践的能力。STEM教育理念下的小学科学教学，为学生提供了更多探索的机会，带领学生在科学探索中实现一个学科知识到另一个学科知识的迁移，使学生形成灵活运用各学科知识的意识，掌握有效的学习方法，进而领悟学习的真谛，发展举一反三的能力，解决传统科学教学中学生机械学习的问题［2］。

（三）突出了学生学习的主体地位

STEM教育理念下的教学活动组织，要求教师正确认识“教”与“学”的地位与角色，即教师不能“强势”地占据课堂的主要地位，而是要认识到学生才是真正的课堂学习主体，实现自身从教学指挥者到学生学习引导者的转变。只有建立在以“学”为中心的基础上，围绕学生“学什么—怎么学—学到什么程度”这一主线开展的教学活动，才是真正意义上的学习课堂。

（四）凸显了应用导向的实践特质

在以往的科学教学中，许多教师都会遇到这样的情况：部分学生在课堂中的学习情况很好，在考试中也能够取得较为优异的成绩，但是在科学实践中的表现却总是不尽如人意，究其原因在于科学教学过于重视理论知识的学习，而缺乏对学生科学实践能力的培养。而STEM教育理念凸显了应用导向的实践特质，其主要教学目的是学科知识的实践运用和价值发挥，因此在STEM教育理念指导下的科学教学活动，是以问题或任务为载体，学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中，能够不断增强自身的应用意识，提高实践能力。

三、基于STEM教育理念下的小學科学课堂教学优化策略

（一）立足教材，开发综合课程

在实际的小学科学教学中，部分教师经常会遇到无法进行深入探讨的问题，这是因为教师的教学资源有限，或者学生已经掌握的学科知识或生活经验不足，阻碍了科学教学的顺利开展。要想解决这一问题，教师需要做到活用教材，从其他学科中开发资源，整合课程资源［3］。STEM教育理念具有整合性的特点，而教学资源整合需要建立在以教材内容为导向的基础上，要求教师能够立足于教材，开发综合课程，找到科学教学内容与其他学科知识之间的联系，从而丰富科学教学资源。

如在教学四年级上册“食物在身体里的旅行”一课前，学生已经对人的消化器官有了初步的认识，知道了口腔、食道、胃、肠道等具备消化功能的器官，但是了解得并不深入，因此这节课的教学就是要让学生通过一系列的科学探究，进一步了解各个消化器官的功能，明确在人的身体内部有一整套消化食物的器官，这些器官在消化食物的同时，还能够吸收食物中的养分，帮助学生建立起人体结构之间的相互依存关系。这节课的内容与部编版三年级语文《在牛肚子里旅行》一课的内容存在一定的联系。《在牛肚子里旅行》讲述了一只名叫红头的蟋蟀不小心被一头老黄牛吃到了肚子里，它的朋友青头通过对牛的消化系统的了解，帮助红头躲过了一次次危机，最终红头成功地躲过了被“消化”掉的命运。将语文课文的阅读与科学知识的探究进行有机的融合，可以丰富教学资源，让学生对人体内部的消化系统产生更为强烈的探究欲望。此外，在“食物在身体里的旅行”一课中，学生还需要了解食物被消化吸收的知识点，因此教师可以结合数学学科中的分数等知识点，让学生在了解食物被消化吸收的基础上，进一步探索食物具体被消化吸收了多少的问题。

（二）结合学情，创设教学情境

STEM教育理念主张教学活动的开展要立足于学情，考虑到学生的学习特点与学习发展需求，因此，科学教师应充分了解小学生的学习特点与兴趣爱好，实施符合学情的教学方式，从而促使小学生在科学课中快速地进入学习状态［4］。通过对小学生的学习状况分析，可以发现处于这一发展阶段的学生普遍爱玩、好奇心强，而且注意力集中的时间有限，在科学课学习中更容易受感性思维支配。因此，要想激活小学生的学习动机，教师就需要创设趣味性较强的科学情境，营造轻松的学习氛围，提升科学课的吸引力，为科学课的教学效果提升做好铺垫。

如在四年级上册“声音的高与低”一课的教学中，学生需要能够根据声音强弱、高低的特点，认识到物体振动的幅度大小是影响声音强弱的关键因素，并且在有关物体振动幅度的实验活动中，发现声音的高低现象的本质，从而了解声音高低与振动快慢的关系。为此，教师可以先为学生展示这节课需要用到的实验器材，如钢片琴、玻璃、木棒、铁碗、吉他等。在课堂导入环节，教师可以选择一名学生，让他利用钢片琴弹奏《小星星》这首歌，在歌曲弹奏完成之后，教师可以提出问题：“为什么同样材质的钢片，能够发出声音高低不同的曲调？”当学生给出“因为钢片的长短不一样”的答案时，教师继续提问：“那么，是钢片长的声音高，还是钢片短的声音高呢？玻璃、木棒、铁碗等其他材质的材料，是否也具备这样的特点？”由问题引发学生的思考，激发学生的探究欲望。

（三）链接生活，课内课外结合

科学知识源于生活，掌握科学知识与科学规律是为了服务生活，STEM教育理念提倡各学科教学应与生活进行有效的结合。小学科学教学中涉及生命科学、地球与环境等方面的科学知识，学生若只是从书本中了解这些知识，不利于自身综合实践运用能力的提升，因此，教师需要将科学课与生活结合起来，实现课内与课外的有机结合。

如在六年级上册“不简单的杠杆”一课的教学中，部分学生无法将杠杆原理与生活联系在一起。在STEM教育理念的指导下，教师可以从生活中取材，让学生了解到生活中的许多现象都是杠杆原理的应用，如筷子、扳手的使用等，也可以鼓励学生用所学的杠杆原理去解释生活中的一些常见现象，甚至可以根据杠杆原理设计物品。与生活链接的小学科学教学，能让学生接触到与生活密切相关的科学知识，通过一系列的生活化科学活动探索，帮助学生掌握科学课中的基本知识，使学生认识到科学知识来源于生活，作为一名学生，应将科学探究的视野放得更加宽阔与长远，不能局限于课本、课堂，应该主动地挖掘生活中的科学，学会用科学知识解释生活现象，用科学知识服务生活，如此不仅实现了课内知识与课外知识的结合，也有助于实现理论与实践的融合。

（四）发展能力，开展实验活动

小学生对于新鲜的事物具有较强的好奇心，但是在科学的探索中往往因为自身的逻辑思维能力不强或思维方式不成熟，难以建立完整的科学知识体系，影响了科学实验探究、科学现象分析与总结能力的发展。为了更好地优化科学课堂教学，促进小学生的科学素养提升，教师需要让学生以小组为单位开展科学实验活动，感受并发挥集体智慧的作用，践行STEM教育理念在科学教学中的应用［5］。

如在四年级下册“比较不同的土壤”一课的教学中，学生需要在科学探究中掌握不同土壤的特点，结合土壤的特点进行土壤种类的辨别。对此，教师可以將学生分成几个学习小组，让各个小组亲自体验土壤特点与种类探究的实验全过程。首先，学习小组选择土壤样品，并对样品进行编号；接着，学生用肉眼观察不同编号的土壤有什么区别，再用放大镜观察不同编号土壤的颗粒大小；最后，学生用手触摸、揉捏土壤，感受每一种土壤的粗糙程度，还可以向土壤中加入适量的水，通过团揉的方式，比较不同土壤的黏性大小。实验是小学生较为感兴趣的学习方式，在实验中学生有了动手实践的机会，有了活动互动的平台，小组成员共同观察实验、记录实验数据、分析与总结实验结果，可以提升学生的科学实验探究能力。又如，在五年级下册“温度与水的变化”一课的教学中，学生需要认识到物体的形态分为固态、液态和气态三种，掌握温度与水的变化规律，并利用热学知识解决生活中的问题，掌握物体温度变化的规律以及温度测量的方法。对此，教师可以要求学生以小组为单位，利用烧杯、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、温度计、护目镜等实验器材，完成实验探究任务，并在实验中记录水加热时的变化现象，总结出水的形态变化与温度之间存在的关系，以及水的沸腾与哪些因素有关等，由此促使学生的科学素养形成。

结语

总之，STEM教育理念是一种新型的、科学的教育观，将其运用于小学科学教学中，符合新课改的主张，能够促进科学课教学质量的提升。因此，教师应深入研究STEM教育理念的内涵与特征，找到STEM教育理念与科学课教学的融合方法，最大限度地发挥STEM教育理念的教学价值，优化科学课教学模式，促进小学生的科学认知水平与科学素养的提升，推动小学科学课堂教学的改革与创新。

【参考文献】

［1］左文飞.STEM教育的本土化实施：基于小学科学教材开发延伸型STEM项目［J］.基础教育课程，2021（11）：39-44.

［2］郭姣，张雅娴.STEM教育视角下融合地区特色的小学科学案例设计：以“牛奶大变身”为例［J］.呼伦贝尔学院学报，2021，29（3）：40-45.

［3］李雪.STEM教育理念下小学生科学素养培养模式的构建与应用研究［J］.教育与装备研究，2022，38（1）：6-9.

［4］何志斌.基于STEM教育理念下的小学科学教学思考［J］.理科爱好者（教育教学），2022（2）：243-245.

［5］朱燕.基于STEM教育理念视角下的小学科学教学实践活动［J］.科幻画报，2022（10）：158-159.