核心素养下初中科学教学融入STEM理念的思考

倪世民

摘要： 随着教育改革的不断加深，越来越多的教学理念应运而生，其中核心素养的培养是每位学科老师应尽的责任和义务。STEM理念融入到初中科学教学中，有助于初中生科学核心素养的培养，能够提升学生的科学知识，有助于学生全面发展的均衡，对初中科学的教学有着重大的意义。本文主要从STEM的概念，核心素养下初中科學融入STEM 理念的优势，初中科学的学习现状以及如何在核心素养下在初中科学教学中融入STEM理念做了详细的阐述。

关键词： 核心素养;初中科学;STEM理念;必要性;现状;对策

中图分类号： G633.98            文献标识码： A  文章编号： 1992-7711（2019）22-077-3

初中科学是一门包括物理、化学、生物、地理的综合性学科。初中科学的学习对培养学生的逻辑思维能力、思考能力、综合应运能力有着重大的影响，无论是在生活中的广泛应用还是对学生的人生发展上都起着至关重要的作用。新的课程标准指出，科学的学习要面向全体学生，实现价值学习，每个学生都要获得必要的科学学习。在初中科学教学中融入STEM教学理念能够建立起完善的科学学习方法，促进学生更好的进行初中科学的学习，将核心素养教学理念彻底贯彻到初中科学的教学过程中去，为国家培养更多的科学人才。

一、STEM的概念

STEM是科学（Science）、数学（Mathematics）、工程（Engineering）和技术（（Technology）的结合，是综合性的学习理念。STEM教学理念的重点是加强对学生四个方面的教育：一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的过程;二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力;三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解;四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。如“为什么杯子里的热水会变凉？”工程学则源于需要解决的某个难题，例如“怎样让房子更保暖？”这两个貌似不相同的问题，其本质却都是热学中能量的传递问题。当教学围绕这个本质展开时，就有了一条隐形的线索，可以将科学和工程问题有效地结合在一起，这就是STEM教学理念的真正核心。

二、核心素养下初中科学融入STEM 理念的优势

在初中科学教学过程中采用STEM教学，对课本知识的理解程度、教学理念的转变、学生的学习兴趣、教学内容的整合、互助探究的方面都超越了传统教学模式，有着重大的改革意义，是必走的教学之路，对教育的改革有着重要的指导意义，在初中科学课程中运用STEM理念有以下几项优势：

1.加深对课本知识的理解

“科学不只是一个学校实验、或元素周期表、或波的属性，它是世界运行的方法，是一种重要的了解、探索、积极参与世界的方式，通过科学，我们可以拥有改变世界的能力。” 和以往的教学理念相比，STEM教学理念并不是一章章、一节节的独立讲解，而是在对课本上的内容进行组合的基础上，进行的有关联的讲解。新的课程标准强调必修课程的实践体验，在用STEM教学理念的初中科学课堂中，老师要提前根据教学内容，进行多种有联系、有序列的课程讲解，这样能够帮助学生将初中科学中各个章节的内容有效的串联起来，能够帮助学生加深对知识的理念。

2.有助于培养学生学习的获得感

布鲁纳说过：“求知是一个过程而非结果，学生并非只是知识的接受者，而且还应该是主动的探究者。”STEM教学理念具备多样性、实践性、回归性、动态性、开放性、综合性等特征，是引导学习者把解决问题的过程转变为发现、探究事物的过程，是学科实施的必然结果，极大程度上将课堂的主导权还给了学生自己。学生可以根据老师的授课思路，进行相互探讨，相互借鉴，发表自己的看法，能够在复杂的学习环境中将学生的问题发现能力、问题探究能力以及设计能力进行充分的发挥，有助于培养学生在学科学习上的获得感和满足感，有利于锻炼学生的思维能力，培养学生的科学核心素养，成为有信仰、有担当、敢发言的新一代青年。

三、初中科学的学习现状

随着教育领域的不断发展，我国一直在实施新的课程改革，致力于将传统教学中的落后因素剔除，引进和创新先进的教学模式和方法。初中科学是一门比较特殊的学科，里面包含了大量的知识点，是一门综合性的学科，是中考的必考科目，那么初中科学的学习中存在着那些问题呢，具体如下：

1.很难调动学生学习兴趣

初中科学的老师教授水平很高，普遍都是大学本科毕业，有些还是研究生毕业，老师的专业能力毋庸置疑。但由于有部分老师墨守成规，形成了一套固有的教学理念和教学方法，课堂上的教学模式单一，而且在初中科学课堂上，部分教师过于死板，不知变通，在新时代多媒体教学盛行的情况下对多媒体等现代化设备缺乏理解，对于自己的教学模式盲目自信，这使得这种教师的课堂缺乏足够的趣味性，学生在课堂上缺乏学习兴趣，学习质量也会受到一定的影响。

2.缺乏学生学习方法指导

达尔文曾经说过，“最有价值的知识，就是方法的知识。”随着时代的发展，我国对于学生的教育愈发重视，教育教学领域也在不断地精进改革，素质教育在全国范围内的普及是我国教学领域的一次重要改革，这使得教师教学的重心逐渐从学生成绩的提升转移到了学生综合素质的发展，然而，在实际教学的过程中，由于初中科学是一门综合性的学科，需要学生理解和记忆的知识点很多，仍有部分教师受到升学率、得高分的影响，在课堂上过度注重学生成绩的提升，注重学生对于各种公式的记忆而非理解，没有引导学生在理解的基础上进行记忆，很少注重学习方法的指导。这使得学生做题能力有所提升，却难以灵活地运用所学的知识，不懂得变通，在遇到没有学习过的问题时难以解决，影响学生自身的学习质量。

3.难以把握学生学习的重点、难点

在初中科学教学中，大部分的教师在课堂上占据着主体地位，学生只能够被动地学习知识，师生之间缺乏足够的交流，这使得学生在学习的过程中遇到难题也不会主动与教师进行交流沟通，大部分学生都会选择自己去攻克，甚至有些学生“知难而退”，教师不能够明确学生学习上的重点、难点，不能够开展精准教学，从而影响了学生自身学习质量的提高。

四、如何在核心素养下在初中科学教学中融入STEM理念

任何教育理念都是为了教学服务的，STEM理念也不例外。随着教育改革的不断深入，各类学科的课堂教育越来越注重学生的核心素质培养，期望通过培养学生们的核心素养，使学生们全面发展。在初中科学课堂中有效的运用STEM教学理念就很有必要了，因此，在这里对如何在核心素养下在初中科学教学中融入STEM理念做了一些研究。

1.创造轻松愉悦学习情境

“兴趣是最好的老师。”无论用多么先进的教学理念来进行教学，学生兴趣的培养是第一位，老师在运用STEM教学理念进行初中科学教学时，首先要注重学生学习兴趣的培养。例如：老师可以通过设立一些具有一定情绪色彩、和幽默搞笑的具体场景，来帮助学生对书本上的内容有更深的理解，提高学生的学习兴趣。例如：在八年级科学下册《氧气与燃烧》 这一章节中，老师可以用多媒体技术向同学们播放潜水员下水、篝火晚宴的视频，通过列举潜水员下水带氧气罐、篝火的下层用木架搭空的实际生活情境，来向同学们介绍氧气的用途。然后老师可以让同学们联系自己实际的生活情况或者应用自己知道的知识用举手发言的方式来列举几种氧气的用途，回答的优秀的同学，老师可以给予一定的奖励，回答错误的地方老师要进行及时的纠正，并且进行适当的补充，这样不仅引起了学生的学习兴趣，给予了学生发言的机会，还能让同学们感受到氧气的重要性，丰富了科学知识，激发了学生的科学素养。

2.明确初中科学教学目标

教学目标是课堂的向导，是老师讲课、学生学习的依据。初中科学老师不止要传授学生基本的知识，更重要的是要在知识的讲解中渗透学科核心素养，体现STEM理念中让学生学会使用简单工具、学会验证相应的科学原理这一基本目标。老师在进行初中科学授课时，首先应该制定适合的教学目标，教学目标除了要符合大纲的要求，联系学生的实际学习情况外，更重要的是教学目标中要充分的体现学生的主体性，要给学生足够的思考、动手设计的机会，让学生在学习的过程中能够发现问题，解决问题，让学生了解学习背后的具体素质体现。例如：在学习七年级上册《汽化与液化》这一章节时，老师可以用提问的方式来展现这一章节的教学目标，如：什么是汽化、什么是液化，液化和汽化的关系是什么？什么是沸腾现象。什么是沸点，沸腾的条件是什么？影响蒸发快慢的因素有哪些？为什么蒸发过程中吸热？等，让学生在课堂的开始就能明确这一章节主要的教学内容有哪些，然后老师要鼓励学生自己通过阅读课本上的内容、引导学生进行科学实验的分析，来找到相应的答案。这样一来，老师不仅将课堂的主导权还给了学生，而且还能培养学生的动手能力，和思考能力，有助于培养学生的科学核心素养。

3.使初中科学课程工程化

STEM理念下的初中科学课堂，要体现对STEM学科的融合，以此来提升学生的科学素养。首先，要讓初中科学具备工程化特征，工程化特征是指应用于实际制造出产品，初中科学老师要充分结合工程设计来让科学课程内容拥有具体的项目，把问题作为课程的导向，加强学生的实际应用能力和对知识的深化理解。例如：在学习了七年级科学上册《地球的形状和内部结构》这一章节后，老师可以布置一个课下“自制地球”的手工任务，让学生准备橡皮泥、彩笔、剪刀等工具，来制作一个关于地球内部的手工产品，要体现地球内部结构的特点，体现地球内部的层次结构。然后在课上老师可以给每位同学2分钟的时间，让同学们逐一的对自己的作品进行讲解。然后老师可以采用全班同学不记名投票的方式选出制作的最好、层次最准确、讲解的最全面的同学，老师可以给予一定的奖励。通过这个教学活动，可以有效的帮助学生了解课本上的知识点，让初中科学课堂具备工程化特征。

4.使初中科学课程技术化

STEM理念中的技术素质是科学核心素养中的重要组成部分，对提高学生的思考能力、动手能力和探究能力有着重要的作用。让初中科学教学具备技术化特征，是当前教育行业的一大主流趋势。技术化特征，是指人们可以根据一定的材料、仪器、知识等，来进行具体的社会实践。例如：在学习了九年级科学上册《简单机械》这一章节后，为了增强学生的动手能力，加深学生关于本章节，定滑轮实质上是一个等臂杠杆，不省力，只改变力的方向;定滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力，费距离，不能改变力的方向;滑轮组，是由定滑轮和动滑轮组合而成，可以达到既省力有改变力的作用与方向的目的，在忽略滑轮组与轴之间的摩擦力和绳重的情况下，使用滑轮组，重物和动滑轮总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就等于总重的几分之一，这些定理的理解，老师可以指定一个具体的项目，如：滑轮的应用。让班级的同学们4到6人自愿组成一个小组通过老师课堂上的讲解，运用学校实验室的设备来组装定滑轮、动滑轮和滑轮组，研究滑轮对力的影响，针对学生组装过程中遇到的问题，老师要进行细心的指导，组装的最正确，得出的数据最准确，最符合定理的一组，老师要予以一定的嘉奖。通过这样的教学活动，不仅可以提高学生的动手能力，还能激发学生发现问题、解决问题的思考能力，有助于提高学生的科学核心素养。

5.使初中科学课程数学化

STEM理念中的数学素养是进行科学的学习基础，数学思想和方法就是解题方法，可以说很多科学试题的求解过程，实质上就是一个将科学问题转化为数学问题经过求解再次还原为科学结论的过程，如著名的开普勒定律、牛顿定律等，都是经过无数的数学演算得出的。初中科学这一学科中，有很多概念性的东西需要记忆，其关系运用语言表达很难，学生很容易记混，不好掌握，初中科学老师在进行STEM理念教学时，要注重注意数学素养的应用。例如：在九年级下册《种群》这一章节中，由于个体、种群、群落的区分是重点，为让同学们更加直观的了解他们之间的不同，老师可以用数学中的集合图示法，帮助学生理清种群、个体、物种、群落之间的包含与被包含的关系，加深学生对知识的了解。在九年级科学下册《能源及其利用》这一章节中，各个能源之间的界定比较繁琐，老师可以用数学中的集合图示法进行区分，帮助学生记忆。如：能源、一次性能源、常规能源可以运用数学中的从属概念包含与被包含的关系来进行记忆。可在生能源与不可再生能源可以用排斥关系来进行记忆;可再生资源、新能源、二次能源、自然资源、矿产资源等可以用数学中的交叉关系来进行体现，通过运用数学的方法对概念进行合理的整合、区分，可以帮助学生更加直观的记忆，体现数学素养。

6.拓展科学课程素材来源

在STEM教学理念下，老师的教学内容不能只局限于课本上的知识，要联系课本上的内容，拓展一些符合学生认识水平和实际学习情况的课外内容，丰富学生的学科知识储备，有助于学生更好的理解课本上的内容。例如：在七年级科学上册《常见的植物》中，老师讲解被子植物和裸子植物的各自特征和区别时，可以适时的找一些植物的图片，进行教学的补充，让同学们猜测哪些是被子植物，哪些是裸子植物，加深学生的理解。在《地球自转》这一章节中，老师除了让学生了解地球自转引起昼夜交替和时间差异这两个现象外，还可以补充一些由于地球自转引起的自然现象，如：物体偏向、北半球和南半球都有旋涡而且旋涡方向不同，等。丰富学生的科学知识，激发学生的求知欲。

五、总结

综上所述，在核心素养的背景下，初中科学教师要积极的接受新的教学理念，不断的尝试合理的教学方法，尊重学生的学习，培养学生的学习兴趣，激发学生的学习热情;在初中科学的课堂中深入STEM教学理念，可以有效的将课堂的主体地位还给学生，提高学生的学习质量，加强学生的科学素养，提升学生的学习质量。在初中科学的课程中运用STEM理念时，要以学生的兴趣为基础，以知识的融合为手段，以深入核心素养为目的，使初中科学这一学科科学化、工程化、技术化、数学化，加深学生对知识的理解，激发学生对知识的探索，将学生培养成高素质的新一代青少年。

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（作者单位：浙江省杭州市萧山区益农镇初级中学，浙江 杭州 311200）