从STEM教育视角培养学生科学思维

◇黄奇烟（福建：仙游县度尾剑山小学）

小学的科学课程，能让学生接触到充满奇幻色彩的科学领域，能为学生带来更多新奇的科学知识，并让学生的科学思维得到更好发展，唤起学生对新奇事物的探究欲望，强化学生的实践能力。为了让小学科学教学水平得到提升，教师应从STEM 教育视角出发，开展高效教学。基于此，本文立足STEM 教育视角，探讨了在小学科学教学中培养学生科学思维的方式，以期提升科学教学的实际效果，让学生得到更好的发展。

新课程改革的推行以及深入过程中衍生出了更多先进的教学理念和高效的教学手段，如以生为本、因材施教、STEM、情境教学、生活化教学等，并且已经在教育领域广泛应用。其中的STEM 教育主要就是将科学、工程、技术、数学四个领域中的知识融合在一起，对学生的科学思维培养具有重要作用。同时，在培养学生应用理论知识，提升创新能力等方面，具有重要价值。本文从STEM 教育视角出发，重点阐述培养学生科学思维的措施，为广大教师提供参考。

一、从STEM 教育视角培养学生科学思维的要点

（一）重视学科整合

STEM 教育思想重视不同学科之间的关联，关注不同学科之间的融合，探索不同学科之间的衔接点，实现科学整合的目标，提升小学教育体系的整体效果。学科整合的主要目标就是教会学生更多解决生活问题的技巧和方式，在不同层次、角度分析问题的思维中，帮助学生有效解决问题。

（二）重视教学实践

STEM 教育思想比较重视教学实践活动的开展，能加深学生的学习体验。学生在这一思想指导下学习，能感受到所学课程的科学原理，能从本质上找出科学课程的多元化，并在实践的过程中，深度理解科学知识内容。

（三）重视团队合作

在各种教学模式中，合作是学生高效学习的重要方式之一。在STEM 理念的指导下，更加需要学生之间的团队合作，要求学生具备良好的团队合作精神。个人的能力是有限的，力量比较薄弱，而团队的力量是强大的，能让学生个人的潜力得到挖掘，会使整个教学活动更加顺畅、有效。

（四）重视科技应用

信息技术是在不断地科学研究中诞生的，是现代科学领域的产物。因此，教师要想培养学生科学思维，就应重视科学技术在课堂中的应用，要让学生从不同角度去了解科学、认识科学，逐渐形成初步的科学意识。信息技术在科学课堂中的应用，能为学生带来深刻的学习体验，能让学生看到更广阔的科学领域，在不同资源的熏陶、渲染下，自然会逐渐形成良好的科学思维。

二、从STEM 教育视角培养学生科学思维的方法

（一）融合信息技术，培养学生科学思维

课堂导入是决定整堂课教学效果的关键。所以，教师必须做好课堂导入设计，立足学生兴趣点，整合不同学科之间的知识和特点，并融合先进的信息科学技术，制作教学课件，在课件中融入学生喜欢的活动，以此吸引学生注意力，激发学生的好奇心。

以教学“植物”相关知识为例。教师可以在导入环节播放课前制作的课件，课件的内容中包含不同类型的植物图片，以及植物生长过程的视频，如玉米、水稻、苹果、杨树等。在学生观看后，教师可带领学生走出教室，在校园中寻找其他植物进行观察，以此帮助学生了解不同植物的共同点和不同点，促进学生对知识深度感知。同时，教师还应对学生进行积极的引导，让学生自己去发现不同植物的特点。这样，有助于培养学生独立思考能力，也会让学生学会如何从科学思维的角度出发观察事物、思考问题。

又如，在教学“四季”相关知识时，教师可以提前制作微课，将代表四季的图片纳入其中，并在图片中配上文字介绍。如“白雪皑皑的冬季，银装素裹”“遍地都是落叶的秋季，丰收的季节”“下着绵绵细雨的春季，带来了希望”“烈日炎炎的夏季，挥洒着汗水”。在学生观看的基础上，教师可以组织学生利用实验器材尝试着模仿不同季节，观察实验中的现象。这样，能帮助学生更好地理解知识，了解自然界的变化，从而主动探索大自然，逐渐喜欢上大自然，更加爱护大自然。

（二）做好课前准备，引导学生深度学习知识

在小学的科学教学中，STEM 教学法得到了广泛应用，且获取了良好成效。笔者在多次的教学实践中，不仅收获了更多的益处，也遇到了一些需要解决问题。在STEM 教育理念指导开展科学教学，能让学生与教材中的知识距离变得越来越近，也会让学生感受到科学课程的魅力。基于此，教师不仅应积极地做好备课工作，同时也要指导学生进行课前准备，如阅读相关材料、利用互联网搜索相关素材等。在教学中，教师要鼓励学生自主提出问题，并探究解决问题的方法。另外，教师要针对课堂任务进行合理化的分配，保证课堂教学的科学性，让每个学生都有明确的学习方向和目标。

以教学“水”相关知识为例。教师可以对学生提出以下问题：1.水的作用有什么？2.什么物质中含有大量水分？3.如何去除水中的杂质？当学生明晰问题的关键点后，教师可以鼓励学生自由讨论，为学生发放不同材料，为学生提供动手的机会。如吸满水的海绵和具有充足水分的植物、一株长时间未浇水的植物、去除水中杂质的器械等。学生通过讨论以及动手操作，能对“水”形成直观的感知。当学生在利用自己的方式获取正确结论后，教师应对其加以引导，启发学生思维，帮助学生了解“水”这一物质，牢记水的作用，理解水的价值。

又如，在教学“海洋里的动物”相关知识点时，教师可以提出以下问题：1.海洋中都有什么动物？2.海洋动物有哪些相同的特点？3.海洋动物是怎样生存的？4.海洋动物需要的营养成分都有什么？5.海洋中的水和日常生活中的水有什么不同？利用问题引导学生，能使学生通过解决问题更加了解更多生命体，对世界有更深入的了解和认知。同时，还能帮助学生获取更多知识信息，掌握不同水质的特点、区别等，促使学生在不断探究中逐渐形成良好的科学思维。

（三）积极开展实验，促进学生了解科学

小学科学这门课程是以实验为基础的，基于STEM 理念开展实验，能真正体现出STEM教育理念的实践教学特点。STEM 属于一种信息化教学模式，其中具有丰富的教学资源，以及大量适合小学生研究的实验案例。同时，它也会在小学科学实验环节中为教师提供充足的教学素材。教师在运用这一理念开展教学时，应重点优化、加工、处理各个实验环节，利用各种有效条件，指导学生进行实验操作。

以与“土质”相关的实验为例。在此过程中，学生要积极配合教师，利用自身初步形成的科学思维展开思考，利用学习过的理论知识分析实验现象，逐渐形成良好思维习惯，并提升自身实践能力。同时，教师在发现实验中出现的问题时，要鼓励学生自己思考，让学生真正理解科学这门学科的特点，学会更多科学知识。

（四）组织小组合作，强化学生团队合作精神

在传统的科学课堂中，教师会根据自己的教学经验，以及固有的教学思想授课，以最快的速度、最传统的方式，将教材中的知识复述给学生听，要求学生摘抄、背诵，实验环节也基本由教师代替，学生只需要认真观看即可。这样的课堂，学生缺少实践、思考机会，不利于学生的发展和进步。而基于STEM 理念开展科学教学，能让学生拥有更多的实践、思考的机会，学生的积极性也会得到提升，并通过合作的方式主动探究。

以教学“水的浮沉力”相关知识为例。在具体的实验活动中，教师就可以组织学生合作实验，让小组学生根据自己的想法，用双手捏出不同形态的橡皮泥，并将橡皮泥放在水中，观察橡皮泥在水中的形态以及沉浮状况。然后，教师引导学生进行对比和分析，思考物体的形状与沉浮情况是否有关，引导学生更好地观察、分析实验现象。用合作的形式学习、探索科学知识，不仅能让学生之间得到更好的互动，还能提升学生的语言、肢体表达能力，并逐渐形成良好的团队合作精神。

又如，在开展“杠杆”相关实验时，教师可以为学生提供实验需要的材料，如杠杆尺、钩码、记录表，然后将学生分成6 人的小组。首先，教师带领学生玩游戏，让学生根据投影中的要求：利用橡皮、塑料尺，将文具盒撬起来，并思考在这个过程中，哪几个点的作用最关键。在学生做完之后，教师可以提问学生：“同学们，你们能说一说重要的3 个位置吗？”学生快速回答：“阻力点、支点、用力点。”随后，教师可以鼓励学生说一说杠杆尺的特点，如“围绕支点转动，静止时平衡，两边有小格距离相等”。这时，教师可以继续在杠杆尺的左边悬挂重物，并告诉学生，这个位置就是阻力点，如果要想让杠杆尺平衡，需要在右边用力，这就是用力点。之后，教师将实验杠杆尺、钩码交给学生，让学生动手操作，进行主要的实验，并对学生提出实验要求：1.左右两边钩码数相同的情况只能出现一次；2.杠杆尺左右两边只能挂一串钩码，不能一边挂好几串；3.杠杆尺平衡了才算完成一种挂法，每位学生都要及详细记录；4.记录后，思考这个杠杆是省力的还是费力的？为什么？最后，每个小组学生挑选一名汇报员，将实验结果完整、清晰、准确地汇报给教师，共同讨论实验中的不同现象，最终获取正确结论。这样，能促使学生真正掌握这部分中的关键知识，并主动在生活中探索和杠杆相关的现象，深刻记忆这部分知识。

三、结语

综上所述，在STEM 的教育视角下，学生已经不是承载知识的“容器”，而是主动将具有趣味性的知识和技巧转化成自己能力，用自己的智慧和双手去创造全新世界，服务现实生活，努力成为生活主人。只有教师在教学中指导学生将不同学科内容融合在一起，将智慧和四肢结合在一起，将教材中的理论知识与现实生活整合在一起，才能让学生真正形成良好的科学思维，不断提高自己的本领，更好地协调各方面能力和知识，并逐渐成长为社会、国家所需要的优秀人才，进而为社会、国家作出贡献。■