STEM教育中学生创新能力的培养

刘嘉赓

创新能力是素质教育改革中对学生提出的重点培育要求，2017年《义务教育小学科学课程标准》增设了技术与工程领域。STEM教育创新理念的融入，为学生的创新发展和科学素养的提升提供了积极的空间和开放环境，为此老师要充分理解这一理念，不断地探索更有效的创新能力培养策略。

一、STEM教育内涵

STEM教育强调，在多元化的社会文化环境下融入操作性強、有创新性的学习活动，灵活且包容，用跨学科的方法经验来解决问题。它并不是将科学、技术、工程、数学四门学科简单相加，而是讲究多学科的交叉融合，以指导主体应用多学科的思维和知识来思考问题，并灵活处理。小学科学STEM教育意在培养学生的创新思维和能力，实现对知识的意义建构。在科学活动的设计和实践中，引导学生运用理性和活性的思维去思考问题，懂得收集科学数据来分析问题，对问题做出科学的解释。在这一过程中，学生可以经历多学科知识的探究、整合，其科学精神、创新思维以及问题解决能力都会得到发展，最终提升科学素养。

二、STEM教育中学生创新能力培养策略

（一）营造多样的科学情境，激活学生创新思维

小学科学STEM教育强调多学科的交叉，即学生能够整合多种知识来解决问题。要在这一过程中有效培养学生的创新能力，要求建构多样且有趣的科学探究情境，以丰富的场景和活动来激活学生的创新意识。通常，创新能力，是指学生在经历科学知识探究和实践的基础上，可以主动、积极地深入思考，在原有实践内容的基础上提出新的创意想法，其中包括技术创意、功能创新以及形态创意等。所以，不同情境的营造是重要的载体，学生在全新、多样画面刺激下会开阔视野，脑海中自然而然地吸收，并整合以往经验进行思考，在这一基础上会应用全新的技能、方法来制作具有创意的新事物，以此来提升解决问题的能力。

例如，在学习《垃圾的处理》这一课时，老师可以创造调查动机情境活动，让学生置身于现实情境中，去了解自己以及自己家产生垃圾的数量，掌握生活垃圾的种类，了解垃圾的去向和人们对垃圾的处理方式。拓展此内容的认知，然后在现实情境的基础上，引导学生开发思维，主动去创新生活垃圾的分类模式，并在此基础上发挥想象，设计合理、环保的新型垃圾填埋场，并建立模型加以检测，让自己的环保意识和思维在实践活动中得到体现，提升创新创造能力。

（二）组织丰富的实践活动，发展学生创造能力

创新能力的提升需要学生在变化的环境和活动中不断开阔视野，汲取新的能量，产生新的想法。在小学科学STEM教育中，老师需要不断地设计实践探究活动，引导学生接触多样的科学知识和任务，亲历探究过程，在吸收和内化中思考、感悟，并不断地呈现个人的想法，从中体验科学创新的魅力。在实践中，老师需要不断地挖掘科学STEM教育中有利于学生发展的内容，特别要结合学生的成长规律和思维特征。在活动的设计上，要从易至难，使学生能够不断突破，从创造中获取自信心。另外，传统科学教育大多停留在理论层面，或者局限于老师设计的实验环节中，学生个人的创新思考受到局限，很多无法在实际中检验，降低了学生的科学探究欲望。在当下的教学中，老师需要突破理论束缚，设计趣味性强的实践操作活动，从工程和技术角度出发，以科学探究活动帮助学生有效创新。

例如，在学习《小苏打和白醋》一课时，基于STEM教育理念，老师要组织实践探究活动，引导学生在动手操作中创新。比如，针对小苏打和白醋这两个物质，从独立的观察活动入手，让学生动手操作，将小苏打和白醋混合，观察两者混合后产生的变化，可引入拓展活动“火山喷发”的模拟现象。在环环相扣的科学探究活动中，学生通过观察产生创新想法，发现新的问题，再次整合其他学科知识，展开新的探究活动。在科学创造的基础上，通过新的物质变化对化学变化和物理变化形成更深入的理解。

（三）设计开放学习任务，提高学生反思水平

灵活性、多元性是创新能力的重要体现。在多种学科知识和经验的整合下，不断地创造出新的事物和结论，这一目标的实现需要开放性的环境支持，在小学科学STEM教育中要打开学生思维，使其独立思考。比如，在设计主题实践活动过程中，老师需要融合科学、化学、物理的相关知识，同时要关注小学生的思维特征，他们具有强烈的好奇心和丰富的想象力，在此过程中要预留开放的空间场景，让学生从多个维度思考，强化反思能力，以创造出丰富的理解和解决问题的方法。

例如，在学习《怎样放得更大》这一课内容时，关于放大镜的使用，学生在日常生活中都接触过，但学生基本是应用一个放大镜来观察物体，思维存在局限性。要培养创新精神，老师就要提出开放性问题，启发学生反思以往认知的局限性，进而开放思维，去探索用两个放大镜观察物体的情形，对比一个放大镜看到物体图像的不同，从而拓宽学生的科学视野。在此过程中，老师要特别向学生强调科学创造力的重要意义，促使学生建立不懈探索的科学精神，独立应用科学技术和创新思维去探寻可以应用两个放大镜放大倍数的方法。六年级学生会在不断的尝试中发现，把两个放大镜叠在一起可以把物体放得更大，还会在老师的适当引导下，发现两个放大镜之间间隔一定的距离，效果更佳。学生会根据放大镜片的直径去寻找生活中的材料，尝试制作一架简易显微镜，并利用它不断地探究微小世界的奥秘。

三、结语

创新能力的培养是小学教育的任务，在科学STEM教育中，要针对这一理念和特征创设多样化情境，以活跃学生的科学创新思维，主动积极地接触新事物。同时，要组织丰富的创造性活动，设计开放的学习任务，让学生拥有足够的空间来发展科学思维、实践创新想法和技能，在提升反思创造水平的同时，增强科学综合素养。