淺談STEM視野下學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)策略獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

淺談STEM視野下學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)策略獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的融合應(yīng)用，能夠?yàn)榭茖W(xué)教學(xué)改革提供相應(yīng)的支持，全面增強(qiáng)教學(xué)活動(dòng)的有效性。小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育巧妙相融，對(duì)提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手操作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力等具有重要影響。STEM教育為小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)開辟了新思路。本文主要結(jié)合創(chuàng)設(shè)“貼近生活、精設(shè)主題—指引體驗(yàn)、模仿制造—強(qiáng)化協(xié)作、互動(dòng)交流—激勵(lì)獨(dú)創(chuàng)、生成創(chuàng)意”四環(huán)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)學(xué)習(xí)，從小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育融合的視角，探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的路徑。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)教學(xué)STEM教育科學(xué)素養(yǎng)

STEM教育包含著科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)四大方面的教育，具有融合性、體驗(yàn)性、跨學(xué)科性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)踐性等鮮明特征。STEM教育堅(jiān)持以綜合的視角探索研究現(xiàn)實(shí)問題，主張融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，實(shí)施跨學(xué)科、跨領(lǐng)域融合的教育方式，注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的有效培養(yǎng)。

優(yōu)化實(shí)施小學(xué)科學(xué)教學(xué)，積極滲透STEM教育理念，創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)路徑，有利于為學(xué)生創(chuàng)建更加新穎有趣、靈動(dòng)有效的科學(xué)課堂。本文主要結(jié)合創(chuàng)設(shè)“貼近生活、精設(shè)主題—指引體驗(yàn)、模仿制造—強(qiáng)化協(xié)作、互動(dòng)交流—激勵(lì)獨(dú)創(chuàng)、生成創(chuàng)意”四環(huán)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)學(xué)習(xí)，提升STEM能力和素質(zhì)。

一、貼近生活，精設(shè)活動(dòng)主題，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣

興趣是引領(lǐng)小學(xué)生主動(dòng)探索科學(xué)的第一動(dòng)力。教師必須貼近學(xué)生生活實(shí)際，聯(lián)系數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，設(shè)計(jì)選擇豐富有趣的科學(xué)活動(dòng)主題，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)他們通過活動(dòng)掌握科學(xué)知識(shí)和技能的同時(shí)，加深對(duì)STEM教育的感受和理解。

小學(xué)生常在探索科學(xué)知識(shí)過程中表現(xiàn)出極強(qiáng)的好奇心和興趣。例如：在進(jìn)行六年級(jí)下冊《考察家鄉(xiāng)的自然水域》教學(xué)導(dǎo)入時(shí)，教師利用PPT課件，將課前開展的“家鄉(xiāng)的自然水域”調(diào)查活動(dòng)和調(diào)查成果展示給學(xué)生，使他們通過多媒體情境，切身感受到自己家鄉(xiāng)的水域情況，激起參與的興趣。他們相互合作，查找資料，深入考察了解家鄉(xiāng)和周圍區(qū)域的水資源狀況，提出有價(jià)值的保護(hù)水域、減少污染的研究建議。這種具有鮮明的生活特色的STEM活動(dòng)主題，有效地激發(fā)了學(xué)生研究學(xué)習(xí)水資源狀況的興趣，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)“環(huán)境問題和我們的行動(dòng)”奠定了基礎(chǔ)。

二、指引體驗(yàn)，實(shí)施模仿制造，提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力

體驗(yàn)是點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)靈感和思維火花的重要方法，而科學(xué)課堂實(shí)踐是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模仿制造、發(fā)明創(chuàng)造的重要源泉。小學(xué)生的許多創(chuàng)意都是從積極模仿中生成的。教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)課，鼓勵(lì)他們勇于模仿制造，鍛煉動(dòng)手操作能力，促進(jìn)科學(xué)實(shí)踐能力的提升。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)和STEM教育都具有突出的體驗(yàn)性特征，都提倡基于活動(dòng)項(xiàng)目的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。例如：在講授五年級(jí)上冊《設(shè)計(jì)制作小賽車》一課時(shí)，教師可先引導(dǎo)小學(xué)生玩小賽車，使他們認(rèn)識(shí)賽車的基本形狀和構(gòu)造，在玩耍中激起模仿制作小賽車的欲望;接著，教師繼續(xù)引導(dǎo)他們認(rèn)真觀察小賽車各部分的特點(diǎn)，了解制作中的注意事項(xiàng)。在該過程中，學(xué)生們盡情地與同伴和教師進(jìn)行交流和討論，討論的內(nèi)容包括賽車的構(gòu)造、車身材料和輪子材料等。通過這樣的體驗(yàn)活動(dòng)，有效訓(xùn)練了學(xué)生的模仿制造技能，增強(qiáng)了其科學(xué)實(shí)踐能力。

在上述過程中，教師應(yīng)重視構(gòu)建跨學(xué)科的科學(xué)課堂教學(xué)模式，將小學(xué)數(shù)學(xué)、藝術(shù)、信息技術(shù)、綜合實(shí)踐等學(xué)科教學(xué)聯(lián)系起來，或有意識(shí)地把工程、自然、物理、化學(xué)、生物等STEM相關(guān)知識(shí)引入科學(xué)課，使學(xué)生全面領(lǐng)略豐富的科學(xué)現(xiàn)象和知識(shí)，嘗試開展體驗(yàn)?zāi)７轮圃旎顒?dòng)。

三、強(qiáng)化協(xié)作，開展互動(dòng)交流，增進(jìn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

要促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育深度融合，教師必須優(yōu)化小組合作教學(xué)，切實(shí)指導(dǎo)學(xué)生開展協(xié)作學(xué)習(xí)，加強(qiáng)師生、生生之間的互動(dòng)交流，不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作研究能力。

例如：在舊版教材三年級(jí)上冊《我們周圍的材料》教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)了“新課導(dǎo)入、協(xié)作探究、保存記錄”教學(xué)三環(huán)節(jié)。

首先，在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，針對(duì)“如何利用有效方法來調(diào)查了解身邊的材料？”這一問題，教師先利用多媒體課件，向?qū)W生展示了生活中存在的各種不同種類的材料，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到物體都是由一種或幾種材料構(gòu)成的，明確了材料的科學(xué)概念，進(jìn)而引導(dǎo)他們一起歸納出生活周圍常見的材料主要有木頭、金屬、塑料、玻璃、紙和布等。

其次，在協(xié)作探究環(huán)節(jié)，教師要先提出實(shí)驗(yàn)主題，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組交流討論、開展實(shí)驗(yàn)探究、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果、展示實(shí)驗(yàn)成果等。具體來說，教師先提出“我們所熟知的這些物品都是由多種材料做成的，材料在我們的生活中有著廣泛的應(yīng)用”的主題，然后指導(dǎo)學(xué)生開展協(xié)作探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。接著，學(xué)生之間密切合作，積極進(jìn)行分組討論、對(duì)比分析和實(shí)驗(yàn)操作，認(rèn)真觀察、辨認(rèn)了不同的材料，并學(xué)會(huì)了利用相關(guān)詞語來描述常見的材料，認(rèn)識(shí)了材料的特性以及在日常生活中的應(yīng)用，從而驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)主題。通過協(xié)作探究，學(xué)生積極地將實(shí)驗(yàn)探究成果展示給其他學(xué)生，讓大家了解不同材料具有不同的特點(diǎn)，以及在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

最后，在保存記錄環(huán)節(jié)，要求學(xué)生必須掌握保存實(shí)驗(yàn)記錄的正確方法，并初步學(xué)會(huì)整理、保存記錄。教師要督促學(xué)生把各種探究活動(dòng)情況、觀察和測量信息、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果等及時(shí)記錄下來，使其充分認(rèn)識(shí)到做好實(shí)驗(yàn)記錄的重要性。同時(shí)，還要使學(xué)生掌握科學(xué)課中已學(xué)過的記錄和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。團(tuán)隊(duì)協(xié)作是小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要體現(xiàn)，也是開展小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的基本要求，是踐行STEM教育的行動(dòng)方式。小學(xué)生通過小組協(xié)作、互動(dòng)交流、踐行探索，能有效掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法，訓(xùn)練科學(xué)思維，能有效解決更多跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)問題，并培養(yǎng)起良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作研究能力。

四、激勵(lì)獨(dú)創(chuàng)，力促生成創(chuàng)意，培育學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神

科學(xué)創(chuàng)意是學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新精神的集中體現(xiàn)?？茖W(xué)創(chuàng)意不僅來自于師生、同伴之間的良性互動(dòng)、交流和分享，而且來自于學(xué)生個(gè)體的獨(dú)創(chuàng)體驗(yàn)和探索創(chuàng)造。

為了有效促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)與STEM教育相融，教師應(yīng)重視小學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新精神的有效培育。例如：在五年級(jí)下冊《晝夜交替現(xiàn)象》的教學(xué)中，教師積極利用多樣化的教學(xué)方式，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的探索視野，以促進(jìn)其科學(xué)創(chuàng)新精神的形成。課前，根據(jù)小學(xué)生對(duì)晝夜交替現(xiàn)象缺乏科學(xué)認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀，教師布置了預(yù)習(xí)任務(wù)，即“在家長協(xié)助下，下載一段關(guān)于晝夜交替現(xiàn)象的微視頻，嘗試說明晝夜交替現(xiàn)象是如何形成的”。新課開始時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生將自己的預(yù)習(xí)成果展示給其他學(xué)生。有的學(xué)生代表利用多媒體設(shè)備，把搜集下載的“晝夜交替的科學(xué)解釋”通過Flash動(dòng)畫展播出來，讓大家形象地認(rèn)識(shí)了晝夜交替的現(xiàn)象。還有的小組進(jìn)行了角色扮演，通過穿戴“地球”道具、身體移動(dòng)和俏皮的肢體動(dòng)作，向同學(xué)們展示了太陽光線在地球表面的變化，使大家清晰地了解了晝夜交替的科學(xué)原理，激活了科學(xué)思維，為今后學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。這些創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)激勵(lì)學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)和科學(xué)規(guī)律、訓(xùn)練創(chuàng)新思維、培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新精神具有積極