STEM教育融入小学科学教学的有效研究

青吐尔·吉艾西

（新疆教育学院实验小学，新疆 乌鲁木齐 830002）

前言

随着小学教改推进各种创新教学方法融入了课堂当中，在小学科学教学当中融入STEM教育模式已经在很多小学校园得到了推广，相关的学术研究也较多，其中存在一些普遍性的问题，例如融入方法不科学、缺乏教学标准和评估机制、专业教师队伍薄弱、缺乏社会联系性。这些问题得不到解决，对STEM教育融入有效性有明显的影响。

一、小学科学教学中融入STEM教育的重要性

第一，实现合力。这因为小学科学涉及了生物、化学、物理等学科知识，每一种知识都具有系统性，都会和生活当中的具体事物和现象关联，通过融入STEM之后，能够通过科学设计，使得学生运用已经掌握的生物、化学、物理知识去进行一些实践项目，锻炼学生的动手能力、创新能力，能够让几个学科彼此贯通，同时又能利用深层次掌握每个学科的知识点[1]。可以说小学科学和STEM具有很强的融合性。以《旋转的陀螺》为例，这其中涉及了物体对称性、力学、光学，在具体的陀螺制作当中又要涉及图纸勾画以及具体操作，这显然是一个系统的小工程，那么通过合理设计便会自然而然地融入了STEM教育，让学生理解因为陀螺顶端在物体对称前提下，在外力作用下便可以高速旋转，知道了七色光在快速旋转下作用于人眼，因为人眼具有的视觉暂留故而看上去七色光变成了灰白色。

第二，改善学生观察能力，提升学生学习的主动性。兴趣是学习的驱动力，STEM教育具有实理结合、学以致用特点，让学生通过观察实现模仿，从而边学边做，实现师生、生生间良好互动，通过可以STEM给予学生更灵活课堂氛围，提高其参与度，学会发问以及动手实践能力，摆脱了传统课堂的单学科、单目标教学方式，实现了学科融合。换而言之，STEM融入后可以形成项目教学模式，给予学生相应的情境，提高了其观察能力以及学习兴趣。比如在《旋转的陀螺》当中，学生便是在教师引导下去观察陀螺旋转以及原本七色光变成了灰白光，这使得他们的好奇心被调动起来，教师再讲解七色光、物体对称、力学知识以后，使得他们明白了陀螺有关的知识点。之后由学生按照所学知识去自己动手制作陀螺。诚然，最开始教师旋转陀螺，使得其高速旋转，七色光快速变化，让学生体会到了陀螺带给自己的快乐，这是发动他们观察力以及参与学习的根本前提。

第三，通过二者融合来培养专业教师队伍。虽然一直以来STEM教育研究比较火热，社会上也有相关的教育机构，电视上也有和STEM有关的各类智能产品，例如智能学习机等。但时至今日STEM教学在我国尚缺乏系统规划和有效经验的整合，主要是学段设计上缺乏整体性，造成了课程实施的碎片化。故此，通过实体操作可以培养一批敢操作、敢实验敢突破的教师队伍。

二、现阶段影响小学科学STEM融入效果的因素

第一，融入方法不科学。指的教师在STEM融入当中只是将科学、技术、工程、艺术、数学简单叠加[2]。例如在《观察物体》这一内容当中，教师缺乏综合思维，不能很好引导学生去认识生活中物体具有的形状、功能、价值。物体的长度和宽度涉及了数学，教师只是让学生拿尺子量一量比一比，看谁长一些、谁短一些，不同形状物体的区别等。然后这个长度和宽度对应的工程角度的延伸不足，导致了数学和工程的断裂。也没有引导学生利用积木去体验形状和工程关系。这样的STEM融入只是片面的，最终只是让学生知道物体的长、短、厚、薄、大、小。缺乏对比思维、观察思维。

第二，缺乏教学标准和评估机制。主要是小学科学融入STEM目标是什么、教学效果指标、评价标准等缺乏，导致一堂科学STEM课程后教师不能对整体教学展开分析梳理，不能有效识别短板，故而难以突破和成长[3]。

第三，学校缺乏专业STEM教研组。首先，学校在STEM教育上存在走形式，即上边怎么要求自己怎么做，但是缺乏自省自悟，完全属于被动工作，组建的教研组发挥不了研讨、总结功能。其次，所有教师缺乏STEM教育经验，组成的教研组在具体研讨阶段言之无物、气氛尴尬。再次，缺乏具体激励驱动。

第四，缺乏社会联系性。所谓社会联系性指的是小学科学学习内容和社会对接不良，或者教师在讲课过程里不能对接社会实际，这导致STEM教育被融入以后同样高高在上，缺乏生活气息，只是为了彰显教学具有创新性，徒有外衣缺乏实际。

三、提升小学科学教学STEM融入水平的策略

通过前文分析可以发现造成小学科学STEM融入不良主要是因为学校、教师两个主要因素。故此对应的提高小学科学STEM融入质量的策略也需要从二者入手：

第一，建立科学的融入方法。首先，教师需要在课前就需要对课程内容进行详细考虑，找到其和STEM具有关联之处。例如《植物和我们的生活》当中，教师需要考虑植物、生活、科学、工程、艺术、技术之间的联系。这样就能够从植物对生活家居的装饰（技术层面）、空气的改善（科学角度）、植物和人体健康等角度切入，来使得学生系统了解植物。而且还会在这样的思想指导下，能够带领学生去观察不同植物，锻炼学生的观察力，不断地让学生总结出植物的新功能新领域。其次，要积极地构建良好的教案，要明确教学目标、教学重点、教学难点、教学互动、教学评价指标。然后能够在STEM教育思维下，去设计课件，发挥课件统领作用，能够确保学生按照课件的顺序掌握知识，并积极地参与互动。

第二，建立健全教学标准、明确评估机制。首先，教学标准的制定除了结合新课标提出的小学科学的课程标准之外，还需要做到结合具体课程来设定标准。例如《各种各样的交通工具》当中目标就是让学生可以认识存在于身边的公交车、轿车、火车、飞机等交通工具，对它们的特点可以总结归纳，明确其中涉及的一些物理知识。故此教学标准既要有国家规定的部分也要有教师自己创新的部分。其次，在教学评估方面需要对接STEM教育，来形成较为全面的指标，第一层指标包括：课堂环境、课程结构、教学内容、学生表现，然后每一指标下有二层指标，即：课堂环境——课堂布局、STEM准备、引导、管理；课程结构——目标、内容、资源、评价、总结；教学内容——教学价值、跨学科性、重点难点突出、互动；学生表现——理解力、参与度、动手能力、交互水平等。通过这样的评估模型教师能够对小学科学教学质量、方向等形成总结，找到学生和自身的不足，在下一环节做到弥补[4]。

第三，建设专业教研组。首先，学校要给予激励，给STEM教育融入提供资金和学习平台，保证教师参与教研研讨的热情；其次，要将STEM和科学学科融合分成不同的主题，在主题引导下去开展讨论和学习，避免了过去的不知所云，言之无物的情况；再次，积极地落实STEM教育，避免形式化，需要建立严格的绩效考核体系，迫使教师去突破。

第四，积极地联系社会。首先，教师需要将每一节课都要和社会情况联系，然后融入STEM教育思维，去对相应课程内容在生活当中具有的科学性、技术性、工程型、艺术性展开分析和学习。其次，因为项目教学是最典型的STEM教育模式之一，故此在项目当中融入社会情境是有必要的。例如《各种各样的交通工具》就可以很好对接生活情境，使得学生去认识各类交通工具，对交通工具特点展开分析。火车的轮子和汽车轮子不同，其具有的特点是摩擦力小，运输量大，安全性高。正是通过这样的总结分析，使得学生掌握了交通工具的技术性、科学性甚至于其具有的内部构造的工程性。

总结

小学科学当中融入STEM教育是培养综合型人才的关键，从小学阶段使得小学生能够通过科学、技术、工程、艺术以及数学角度去分析事物，使得其能够跨科掌握知识实现知识彼此关联性，对于其形成创新精神、提高创新能力有着积极帮助。这其中学校和教师需要对其重视，并能够通过切实途径去确保STEM的融入，这个是根本前提。