依托STEM 教育理念提升学生科学探究能力

☉俞 菲

伴随着新课改的深入发展，作为小学科学教师，要与时俱进创新教学手法，在科学课堂中融汇STEM 教育理念，来提升学生的科学素养，塑造丰富、高效的科学课堂，实现教学实践的重组。基于STEM 这一综合性强、实践度高、跨学科的教育理念，本文将就如何提升小学科学教学的效能提出相应策略，以此来有效培养学生的科学探索热情和问题探究解决能力。

一、创设生动化场景，让学生融入课堂

（一）通过有效提问，设立情景，引导学生融入课堂

STEM 教育理念作为综合性的融合理念，是包含问题情境的，这就需要教师在科学课堂进行教育实践时，要通过策略性的提问创设问题情境，让学生层层投入到问题情境之中，一步步引导学生发现问题、解决问题，让学生拥有真切感受，体验到科学学习和实践带来的成就感和多种乐趣，激发学生的学习欲望和对科学知识的探究欲，培养学生的科学探究能力和科学实践活动能力，让其更有主动性地投入到课堂之中，使整个课堂达到最大化、最高质教学效能。设计具有价值的问题，促使学生进行跨现象的联动。例如在学习科教版五年级上册《光是怎样传播的》这一课时，本来的实验是三张纸上面的小孔在一条直线上才能看到物体，还有就是纸管的弯曲度会影响观察结果。这些现象来佐证光是沿直线传播这一观点，教师就可以通过提问引导学生亲自见证光是不是沿直线传播的。教师可以通过提问“通过什么办法可以看到光的传播路线”来让学生思考，最终得出在粉尘多的环境可以看到光传播路线的结论。之后，再提出更深层次的问题，就是把原来学习过的溶解概念引入，如果把可溶解的颗粒变成颗粒，那么当光穿过这些颗粒的时候，还能不能看到直线的光呢，之后就交给学生进行推理、论证、实验、检验。通过这样的方式，能够训练学生的创新思维，扩充学生的知识版图。

（二）教学策略灵活化，注重情景化教学

小学科学学科的教学本质就是教师引导学生发现、探索、解决科学问题的一个过程，在这个过程中，教师要建立起一个培养学生自主进行科学探究和投入科学实践活动的有效途径。例如在开展科教版四年级上册《我们关心的天气》这节课的时候，就可以在课堂导入环节中，向学生提出系列问题：“各位同学请看，我们今天天气是什么样的呢？”“你们看天气预报时，都看到有哪些天气呢？”“你最喜欢哪种天气呢？”“你最喜欢在什么样的天气做什么事情呢？”这些问题就为学生创设了一些生活化的场景，让学生轻松地进入课堂思考。之后，再拿出天气符号的图卡，让学生看看知道哪些，并分析符号设计的来源。接着，再让学生思考讨论不同天气对我们的生活造成了什么样的影响，带来了什么好处和坏处。在学生思考的同时，再从云层、降雨、气温、风这些方面来阐释分析，让学生掌握基本的天气现象，对天气符号有所认知。这样就比照本宣科的教学更能达到教学目标，得到更佳的教学效果。［1］

（三）把握学生心理，引导学生论述

STEM 教育理念注重培养学生的科学素养，要让学生始终保持提问的积极性，培养其善于解决问题的热情，具备相应的能力。小学阶段的学生对新鲜事物充满了好奇心，有很强的求知欲，因此教师在教学过程中要抓准学生这一心理特征，鼓励学生表达看法，培养学生的推断能力和综述能力。例如在学习科教版三年级上册《水和食用油的比较》这一课时，教师可以请学生对食用油、纯净水进行外观观察，从两者的形态、性能、应用场景进行阐述。学生一般会从两者颜色、用途来说。在学生对其有基本的认知后，教师从科学的角度出发来解释两者的区别，如水是自然水质，主要是由自然环境处理；食用油则是人工从原材料中进行榨取提炼而来。在学习科教版三年级上册《我们周围的空气》这一课时，教师可以对空气成分进行测定，让学生简述空气成分，再探讨空气存在的意义和大气层的功能。在学生回答氧气、氢气、二氧化碳等常规答案后，告诉学生人体吸入氧气，呼出二氧化碳，而植物的光合作用则是吸入二氧化碳呼出氧气等等。这个过程中教师根据教学内容鼓励学生根据看到的现象表达推测并进行概述，激发学生的学习兴趣和表达欲望，同时感受到科学的强大。

二、开展多元化教学，提升课堂高效能

（一）创新多元教学，提升教学质量

STEM 教育理念注重各个学科之间的横向关联，如果缺乏各学科知识的融合，疏于学科能力的发展，学生通过学习知识探究构建知识体系的进程就只能局限在纸上谈兵阶段。教师在教学过程要注意对课堂进行优化和升级，让教学变得更加具有高效性、实效性。教师基于STEM 教育理念开展教学时，更要注重使用丰富的教学手段来培养学生的综合认知能力，并得到全方面的培养和提高。例如在学习科教版四年级下册《点亮小灯泡》这一课时，首先在课堂导入时采用多媒体教学法，给学生展示各式各样的小灯泡的图片导入到课堂之中；然后，提问学生这些灯泡是否好看明亮，让他们知道好看是因为点亮起到的效果，他们是否想知道灯泡为什么会亮。这样唤起学生的好奇心后，引入课堂教学内容，并配备灯泡实验的材料，让他们看清组成灯泡的零件是什么，注意力集中到为什么一些小零件能够亮光。之后，教师向学生剖析小灯泡的结构，并请学生拿起彩笔将灯泡的样子和内部的组成结构画出来或是绘制自己心中最美丽的小灯泡。待学生知识掌握较好后，可以组织学生分组进行灯泡演示实验，进而实现学生多方面全方位技能的锻炼和提高。在课堂上，可以让学生进行分组合作，让学生互相讨论，各自展现掌握的知识，实现知识共享互补，也使得课堂更加生动有趣，培养学生的创新和实践能力，并使学生有课堂参与感和融入感。

（二）运用直观有效表达方式，帮助学生认知科学问题

STEM 教育要求运用数学、技术、设计等手段进行学习和整合并解决实际科学问题，这能让学生在发展融合其他学科能力的同时，为科学学习提供助力。例如在学习科教版三年级上册《哪种材料硬》这一课时，课本中是用木片、卡纸、铁钉和塑料尺互相刻画然后比较划痕，之后根据实验结果来比较物体软硬程度，然后填写数学统计表。在开展这节课的教学时，可以运用STEM教育理念来重新进行这一环节，让学生能够拥有一种更加直观的方式，真切感受实验结果。教师以此为切入点，在学生完成实验后上台汇报结果，让大家对各种物体的硬度进行排序。而在阐释这样排序的理由感觉困难时，共同设计制作更一目了然的数学统计表格，让大家再次加强对所学知识的学习，并能够以更加有条理的方式来表达。这是对教学内容的一种有效丰富和扩充，也是学科间的有机整合，在提升科学实践活动开展效果的同时还发掘了学生其他学科的应用能力，对学习知识进行了有深度有层次的挖掘。运用直观式的教学表达方式，同时对教材内容进行拓展深化，将STEM 教育理念作为融合其他学科知识技能的桥梁，让学生可以综合运用多学科知识，这对学生综合素养的发展、科学实践能力的提升和创新精神的培养等都起到了积极的作用。［2］

（三）融入STEM 教育理念活动，改变课堂结构

因为STEM 教育理念对小学科学课堂教学策略的改变，科学课从理论知识的侧重开始倾向于实践能力与知识探究并行，两者相辅相成、共同促进。因此，在教学活动要注意保证知识探究的系统性，还要注重学生实践能力的培养，让学生能够学以致用，保持递进的知识探索欲望，提高学生的学习积极性和知识的应用能力。例如在学习科教版三年级上册《空气占据空间吗》这一课时，教材中是以乌鸦喝水的故事进行导课的，让学生自主思考在瓶子里面装入一些水之后，使用几根吸管以及一块橡皮，能不能在不倾斜瓶子的前提下，利用空气将水从瓶子里压出来。在得到结果后，再用下一个实验对其进行验证，就是在一个杯子的杯底放入一团卫生纸，然后把杯子竖着放进水里，提问学生这时这团卫生纸是否会被水打湿，以及为什么。在STEM 教育理念下，应该基于此加入实践环节，对课堂教学结构进行调整，在乌鸦喝水的故事导入课堂后，对学生强化空间等关键词的概念，然后完成杯子卫生纸实验。这时进行思维延伸，试问这时在杯底打上一个洞结果会有什么变化，有什么现象发生，让学生更进一步来进行猜测推断，通过思考和实践来验证自己的想法，通过讨论和设计完成用空气挤走水的实验的构想。整个教学过程都以学生主动性为基准，让科学研究不再严肃枯燥，实验完成率很高，让科学探究更具有效能保障，达到融合的良好效果。

三、加强自主化实践，发现并解决问题

（一）完成作品制作，提升科学热爱

小学阶段的学生正处于爱思考、勤动手的时期，如果在科学学习的过程中实践的需求得不到满足，学生的综合运用知识能力就会较低。基于STEM 教育理念，在学习科学知识的基础上，还需通过实践活动提高科学活动动手实践能力。例如在学习科教版小学五年级上册《运动和力》章节时，则可以组织学生在学习科学理论知识的同时，进行《设计制作小赛车》的教学实践活动，找准契合学生兴趣这一点，并在STEM教育理念的全程指引下完成小赛车的整个设计制作进程，让学生在实践中切实感受到运动和力的奥妙，体验科学的奇妙之处。教师带领学生进行材料准备，熟悉需要用到的工具的使用方法，再一起制定修改设计方案，一致确认后再进行草图绘制，然后再进行作品的制作与展示，让学生感受科学奥妙，热爱科学。首先，播放赛车的比赛视频和图片，向学生提问赛车的设计特点，并引导学生提起拥有自己制作的小赛车的热情，再引出课堂内容即设计制作小赛车。其次，由学生观察、提问、交流、探讨、汇报，大家分享各自观察所得和知识储备，轮胎应该如何设计防滑，车身如何设计才能在车辆行驶中更加平稳等等。最后，学生各自分组确立设计方案，领取制作材料进行制作，再完成各组之间进行赛车比赛。这个活动全程以STEM教育理念为引导，学生能保持极大的参与热情，课堂创新实践氛围浓厚，学习主动性强，开展分组研讨，实现互动互补，团体合作解决问题的能力提高。［3］

（二）加强课堂训练，提升课堂效率

课堂训练是巩固课堂学习知识的有效手段，能够有效培养学生的学习探究能力，也是学生实践能力的集中体现。要融入STEM教育理念来完善一堂科学课的训练，就要创立更加有效的课堂训练来促进学生对所学科学知识有更深入的接收和掌握，进而保障课堂训练的质量。训练的手法是多样的，如实践操作、科学场景演绎、走访大自然、科学数据统计与分析、科学场景实地探访等等，不仅可以拓宽学生横向的学科知识面，也有利于学生科学综合素能的提升和自身综合素质的塑立。例如在学习科教版六年级上册《多种多样的植物》这一课的时候，为了让学生能够更加直观真切地观察和记录到各种类型植物变化，可以开展一些实体考察活动，让学生真正面对真实的植物，并引导学生在活动前通过查阅百科书籍或者网站，了解不同植物的生长发育情况，并进行记录备注，然后带领学生前往植物种植基地，由种植负责人传授真实的植物种植经验和生长情况记录讲解。之后，再把种子分发到学生手中，按照学到的科学种植方法进行种植，定期进行生长记录登记。通过这种实践实地的方式，融合了多个学科的知识点为一体，让学生的综合能力得到切实提高。［4］

总之，STEM 教育理念与小学科学教学两者融会贯通、相辅相成，一个作为理论基础，一个运用于实践，在培养学生科学知识和技能的基础上，共同促进科学教学设计模式的创新与完善，激发了学生学习科学的兴趣，提高了学生课堂学习效率，促进了学生的科学素养和综合素质全面发展。