基于STEM的小学科学生活化实验的开发

王芳

摘要：随着科学技术的快速发展，正在逐步渗透到各个领域中，从教育角度来看，逐渐形成了科学、技术、工程与教育相互融合的模式，成为了跨学科的综合性课程，同时STEM教育理念也被纳入了小学科学课程标准中。对于小学阶段的学生来说，所要学习的科学内容主要是一些身边较为常见的生活现象。因为生活化的科学实验在操作的时候相对更加容易，并且也可以在这过程中逐渐培养学生解决问题的能力。因此本文基于STEM，对小学科学生活化实验的开发进行了研究与分析，首先对与之相关的概念作简单概述，然后设计了案例“做一个降落伞”，最后获得了实验具体开发的启示。

关键词：STEM教育;小学科学;生活化实验

中图分类号：G4  文献标识码：A  文章编号：（2020）-25-266

引言

小学科学课程经历了由“自然—自然常识—科学”的三次名称变更。而从自然到科学其中最大的区别就在于前者倾向于对理论知识的获取，后者则强调知识获取的过程，更倾向于实践活动。仅仅从课程名称的变化也可以从中看出实验探究的重要性，不仅在很大程度上影响学生对知识获取的程度，也能通过潜移默化的方式培养学生对事物探索的能力。所以本文在STEM教学理念基础上，对小学科学生活化实验的开发展开研究与分析。

一、概念界定

（一）STEM教育

对于STEM教育，目前学术界还没有统一的共识。华东师范大学赵中建教授认为STEM是科学、技术、工程、数学四个英语单词首字母的缩写。STEM教育被称为是“后设学科”，STEM这门跨领域的学科将原本分散的四门学科集合成一个整体。国内也有学者认为STEM为科学、工程、技术和数学的简称，实质在于构建一个新的桥梁来为学生提供在众多孤立的学科中整体认识世界的可能性，在一种教学案例中进行这四种学科的整合，是一个把零散的知识形成一个联系紧密、统一整体的过程，是一种跨学科的学习方法。

（二）生活化实验

生活化实验指的是基于学生的生活实际，从学生现有的生活经历、认识水平和能力出发，利用学生日常生活中熟悉的事物，通过一定的组织与设计用于探究科学规律的实验活动中，使科学实验带上生活味儿，让学生感受到科学来源于生活，知识就在身边，生活处处皆科学。

二、基于STEM的生活化实验的具体开发案例——做一个降落伞

（一）教学环节设计

环节一：创设生活化情境

“兴趣是最好的老师”，所以在第一环节阶段可以通过一个谜语游戏来达到活跃课堂氛围的效果。而这一谜语不仅可以引出该案例说要观察的对象蒲公英，还能借此暗示本次研究的对象，从而可以在一定程度上为后面环节的进行打下基础。

环节二：提出情境问题

按照环节一所揭晓的谜底展开引出一环节，即提出情境问题。首先对蒲公英的种子进行详细观察;然后从中找到蒲公英种子随风传播的所具备的特点;最后再挑选出一些蒲公英种子飞行的图片，并将之与降落伞相联系，从而引出本节实验课的研究主题。

环节三：设计建构降落伞

在这一环节中，首先让学生知道人类从蒲公英种子上得到启示制造降落伞，初步了解仿生化设计，感受大自然的神奇，接着了解降落伞的主要结构的科学知识，再利用提供材料进行技术设计，建构降落伞模型，并提示相应的模型建构步骤启发学生的灵感，学生在小组交流中碰撞出创造性的火花。

环节四：降落伞模型检验与优化

在学生建构完降落伞模型之后，采用相同的检验规则进行降落比赛，其中涉及到数学测量方法和数据处理等知识，分析数据后模型进行改进处理，体现工程技术设计不断改进的思想。

环节五：评价交流

在進行模型检验之后对学生的探究结果进行评价，实行精神上的奖励，接着学生进行模型制作和更多仿生例子的交流，在交流中表达自己的意见也吸取他们的成果，丰富自己的认识。

（二）实验记录单设计

实验记录单

①观察蒲公英种子

a蒲公英种子的特点（  ）; b蒲公英种子的传播方式（  ）。

②资质降落伞

a降落伞第一次降落到地面所用时间（  ）秒、（  ）秒、（  ）秒，平均值为（  ）秒

b想让降落伞降落的更慢应该怎么做呢？（     ）

c降落伞第二次降落到地面所用时间（  ）秒、（  ）秒、（  ）秒，平均值为（  ）秒

③我知道

你还知道哪些人类的发明是从大自然中获得的启示呢？

三、对后续实验开发的启示

（一）实验设计生活化

通过对上述开发案例的应用结果可以发现，小学阶段的学生们会更加倾向于喜欢更具生活化的科学课堂。由于部分科学探究所设计的材料比较广泛，仅仅是凭借实验室中的材料是远远不够的，当学校没有及时对科学课堂中所需的材料进行及时补充，那么就会在很大程度上降低学生对科学实验的兴趣。所以如果教师能够在科学课堂中进行的实验采用一些生活中较为常见的材料，将科学实验生活化，不仅可以培养学生探索新事物、新知识的能力，也能在很大程度调动学生的热情及兴趣。

（二）精心设置实验情境

无论做任何事情，一个好的开端都能够在一定程度上提高成功的几率。小学阶段的科学实验也不例外，上述案例情景设计的好坏会直接影响到学生对于该项科学探索感兴趣的程度。而本研究中所涉及到的实验情景则充分的考虑到了这一问题，因此在实验过程中也很好的激发了学生探索新鲜事物及知识的欲望。所以由此便足以说明，在设置实验情景的时候，结合学生特点对于实验效果来说是至关重要的。

（三）注重实验的分工合作

在对所开发的“做一个降落伞”案例进行实际教学应用的过程中，发现了小组学习对于实验完成效果的重要性，特别是当STEM理念与科学实验相融合之后，小组合作则更加凸显出各成员合理的有效分工的必要性。与此同时，在这过程中还发现四个人一组为最佳，不仅可以让每个学生都参与其中，提高实验完成的效率，还能让学生从中体会到模型制作的乐趣

结束语

综上所述，将STEM教育理念与小学科学向融合已经逐渐成为了科学教学的研究热点，不仅如此，这一改变也在很大程度上改变了科学教师原本的教学方式，并且也对科学教师的专业能力提出了更高的要求。本文通过在STEM教育背景下对小学科学生活化实验的开发进行深入研究后得出了对后续试验开发的启示，包括试验设计应更加生活化、相应的实验情境也应精心的设置、注重实验的分工合作。

参考文献

[1]杜瑞瑞. 小学科学生活化教学的现状及策略研究[D].陕西师范大学，2019.

[2]周丽颖. 基于STEM理念小学科学课程设计与应用研究[D].内蒙古师范大学，2019.

[3]丁亚红. 科学与工程在小学科学教学实践中的整合[D].广西师范大学，2017.

[4]白雪双. 基于STEM的小学科学课程教学设计[D].陕西师范大学，2018.