STEM在小学科学教学中的实践研究

黄凯

STEM教育源于美国，STEM是科学、技术、工程和数学四门学科的简称。STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是强调多学科的交叉融合，将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。

近年来，我国STEM教育也是遍地开花，很多地方开始尝试进行STEM教学，他们的尝试给我们科学教育工作者积累了宝贵的经验。作为一名小学科学教师，笔者也在自己的小学科学教学中进行了STEM教育的尝试，实际教学中我深深感到STEM教育在课程选择、材料准备、教学方式等方面较以往的传统科学教学有很大的改变，对于提升孩子的科学素养居功至伟。

一、课程综合化，选择多样化

在小学科学教学中，我们将技术、工程、数学知识整合到小学科学教学中，实现课程综合化，同时给学生自由选择权，选取自己感兴趣的内容进行教学。

1.课程综合化

课程综合化是指在小学科学教学中，有机整合技术、工程、数学知识，并在教学中发展学生的数学、语言、技术等方面能力。以《小小建筑师》这一STEM方案为例，就整合了技术、工程、数学等方面知识，学生可以在轻松愉悦的学习中收获知识，发展能力。

《小小建筑师》教学内容是让学生探究不同结构建筑材料的特点，围绕如何使结构更加稳固开展设计与技术的教学活动。这是一个科学和技术交织在一起的案例，结构的稳固性中既有科学原理，又蕴含着工程设计和操作技术。在活动中，学生首先探索三角形和正方形的特点，尝试加固正方体和立方体，了解结构的对称性和稳定性，理解三角形是一种稳定的结构，理解结构的稳固性与结构的形状、所用材料的材质、连接的方式等有关。最后通过设计和制作搭建建筑，运用三角形的稳定性，探索建筑物的稳固性。结构的稳固性是一条有效的线索，它连接着与稳固性和结构相关的科学原理和工程技术。在这一活动中，学生不仅学习了数学方面关于几何形状的有关知识，还学习了工程方面的关于结构材质、连接方式等知识，最重要的是，学生最终建立了自己的“城堡”，学习变得如此的快乐。

2.选择多样化

在STEM课程选择上，教师应该给予学生更多的选择权，同时教师也应该从生活中遴选最恰当的最适合儿童探究的活动主题。有的STEM项目还把教育内容游戏化，将基于探索和目标导向的学习嵌入游戏中。比如，《搭纸桥》的活动中，学生就好像在游戏中完成学习任务。在游戏开始，学生可以拥有更多的自主选择权，他们可以选择自己的合作伙伴，可以选择合适的材料，甚至可以选择自己喜欢的桥的样式。正因为孩子拥有了那么多选择权，学生在探究中才更投入，活动效果才会更佳。

二、材料準备生活化、专业化

在STEM教育中常常需要大量的材料，如何恰当、科学地准备材料也是科学教师必须要考虑的问题。

1.材料选择生活化

选择生活化探究材料作为STEM活动材料，主要是因为这些材料取材方便，来源广泛，种类丰富，在弥补现有材料不足、丰富探究活动、把活动拓展到课外方面，能发挥积极作用。同时材料的收集可以让学生来参与完成。学生在收集材料的过程中，会提前进入相关思维活动，提高参与活动的积极性。

例如，在教学教科版小学科学六年级上册《工具与机械》单元时，我设计了STEM活动，利用简单机械制作一个玩具。所需器材全部由学生完成。活动中，学生带来了丰富多样的材料：有家里拆旧下来的轴承，有自己玩的乐高玩具里的齿轮，还有自己用瓶盖制作的滑轮等等，学生利用这些材料设计出多种多样的玩具，对简单机械的性质作用有了更深入的了解。

2.材料选择专业化

STEM教育活动中往往会用到一些专业化的工具和材料，如目前广受关注的3D打印机、开源电路板等，还需要一些用来支持或指引扩充思维过程的认知工具，如Scratch可视化程序设计工具、概念图工具、SPSS数据分析工具、网络沟通工具、三维建模工具等。这些专业工具材料以及软件的使用对于广大科学教师来说既是挑战，又是福音，它意味着科学教师既可以运用这些新技术工具，又要不断地学习使用新工具，掌握这些新的技术手段。

另外，为了适应人们对STEM教育的需要，许多教具生产厂家也推出了一系列的STEM课程材料包，教学时，教师也可以选择合适的材料包使用，这样可以节省出大量时间运用到教学环节的设计上，确保有好的教学成效。

三、教学方式学生中心化，评价多元化

1.教学方式学生中心化

STEM提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。因此，STEM教育必须以学生为中心，注重学生的体验，让学生在参与、体验中不仅获得结果性知识，还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。这种在参与、体验中习得知识的方式对学生今后的工作和生活的长远发展会产生深刻影响。

当然STEM教育重视学习者学习主体地位的同时，也不能忽视教师的指导作用。STEM教师既需要保持对各个教学环节的控制、管理、帮助和指导，又需要从课堂主角变为幕后导演，成为学生意义建构的帮助者、促进者。

2.评价方式多元化

STEM教育的评价过程应该改变以往单一的评价方式，强调多元评价主体、形成性评价、面向学习过程的评价。

为了在STEM教育活动过程中更好地达到教学目标，教师要注重评价方式的多元化，需要在教学过程中不断进行形成性评价。通过使用量表、行为观察和知识测验等形式了解学生阶段性的教学成果和存在问题，及时对STEM活动方案进行修改、完善。在活动关键阶段或者活动完成时，我们也可以采用总结性评价以检验学习效果是否达到预期的教学目标。STEM教学侧重于培养学习者解决实际问题的能力，比传统的纸笔测试更加灵活多样，并关注学习者的真实能力。

应该说，对于STEM教育我只是个“小学生”，所做的只是一般性的尝试，要真正发挥STEM教育的长处，科学教师还应该多下功夫把科学、技术、工程、数学这四种彩线，交织在一起，融合在一起，才能织出绚丽的画卷。

【作者单位： 淮安市实验小学 江苏】