STEM理念下的小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)初探

　　【摘 要】隨著時(shí)代的發(fā)展，小學(xué)階段的科學(xué)教育越來越受到國(guó)家的重視，傳統(tǒng)的教學(xué)觀念與教學(xué)方法已難以滿足師生之間教與學(xué)的需求。近年來，STEM教育理念的興起為小學(xué)科學(xué)教學(xué)的研究打開了一扇嶄新的窗戶。STEM教育理念將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四者有機(jī)地結(jié)合起來，是一種跨學(xué)科的、應(yīng)用型的方法。它結(jié)合了動(dòng)手做和基于問題的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力的提升，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦去學(xué)科學(xué)。如何將STEM理念融入小學(xué)科學(xué)課堂，更好地促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，值得我們?nèi)ニ伎�。筆者將以《用紙?jiān)煲蛔鶚颉窞槔�，談�(wù)凷TEM理念在科學(xué)課堂中的運(yùn)用。
　　【關(guān)鍵詞】STEM教育；科學(xué)課堂；工程
　　STEM 教育旨在以跨學(xué)科課程知識(shí)融合的方式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和解決問題能力，幫助學(xué)生形成 STEM 素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)毅力，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化遷移和創(chuàng)造力的進(jìn)階發(fā)展[1]。
　　經(jīng)過設(shè)計(jì)、實(shí)施，并且嘗試改進(jìn)，筆者認(rèn)為《用紙?jiān)煲蛔鶚颉肥且还?jié)能夠較好融入STEM理念的科學(xué)課。這節(jié)課需要學(xué)生聯(lián)系已有的關(guān)于結(jié)構(gòu)形狀的相關(guān)知識(shí)，并且運(yùn)用工程、數(shù)學(xué)有關(guān)內(nèi)容去設(shè)計(jì)一個(gè)造紙橋的方案，嘗試去做，并且經(jīng)歷交流反思、再次改進(jìn)方案。整節(jié)課是聯(lián)系生活以及已有知識(shí)的過程，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，也是學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合的過程。同時(shí)整節(jié)課是圍繞“設(shè)計(jì)”進(jìn)行的，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維能力；
　　一、《用紙?jiān)煲蛔鶚颉分锌茖W(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Maths）應(yīng)用的體現(xiàn)
　　S：增強(qiáng)材料抗彎曲能力的方法；橋的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；
　　T：制作紙橋所需的各種材料、工具、方法的應(yīng)用；
　　E：紙橋結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與調(diào)整；作品實(shí)用性思考；
　　M：設(shè)計(jì)圖的制作； 紙橋各部分所需材料多少的計(jì)算；
　　二、整節(jié)課的實(shí)施
　　筆者將整節(jié)課的實(shí)施分為：明確問題、制定合理的解決方案、實(shí)施方案、交流反思、優(yōu)化方案再實(shí)施這五部分。
　�。ㄒ唬┟鞔_問題
　　每節(jié)課都是根據(jù)一個(gè)主題或是項(xiàng)目進(jìn)行的，在開始之前學(xué)生需要明確課程內(nèi)容和要求，這樣才能夠?yàn)楦�好地完成探究任�?wù)打下基礎(chǔ)。
　　筆者先展示一組生活中橋梁的圖片以及本節(jié)課需要用到的實(shí)驗(yàn)材料。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)意識(shí)到課堂上所學(xué)的科學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活中工程技術(shù)領(lǐng)域的建筑有著重要的聯(lián)系，甚至可以被自己利用起來去設(shè)計(jì)、創(chuàng)造屬于自己的紙橋，這是一個(gè)能夠激起學(xué)生主動(dòng)去探究、去創(chuàng)新的過程，也是一個(gè)將技術(shù)、工程領(lǐng)域產(chǎn)品跟科學(xué)課結(jié)合起來的過程。接著出示任務(wù)：利用一張長(zhǎng)77cm，寬55cm的報(bào)紙，制作長(zhǎng)>25cm、寬>8cm、能夠承受大于200克重物的紙橋，引發(fā)學(xué)生思考。
　�。ǘ�）制定合理的解決方案
　　在這一階段，需要學(xué)生利用自身掌握的知識(shí)和思維能力進(jìn)行分析，尋求解決問題的方法。當(dāng)碰到較為復(fù)雜的問題時(shí)，就需要將問題細(xì)化分解成多個(gè)小問題，對(duì)這些小問題進(jìn)行分析來尋求最終的解決方案。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師先引導(dǎo)學(xué)生去探討制作紙橋需要注意哪些問題，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)要想按要求制作紙橋需要考慮很多的問題。既要考慮所提供材料的特點(diǎn)，還要考慮橋的結(jié)構(gòu)以及如何能夠承受200克的重量等，這些都需要解決。之后讓學(xué)生在組內(nèi)討論橋的制作方案。
　　學(xué)生相互討論、質(zhì)疑的過程也是產(chǎn)生思維沖突的過程，潛移默化地鍛煉了其思維的創(chuàng)造性。在這個(gè)過程中第一個(gè)難題是如何充分利用一張長(zhǎng)77cm，寬55cm的報(bào)紙，制作長(zhǎng)25cm寬8cm的紙橋；這個(gè)過程就需要學(xué)生去設(shè)計(jì)，利用數(shù)學(xué)知識(shí)去計(jì)算怎么裁剪才能利用好這張報(bào)紙；在設(shè)計(jì)的過程中體現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)在科學(xué)探究中應(yīng)用，用好數(shù)學(xué)知識(shí)更能夠幫助學(xué)生解決科學(xué)問題，也在科學(xué)課中強(qiáng)化了數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用。此外，在設(shè)計(jì)時(shí)又要考慮到橋的承重能力，也就需要學(xué)生去提取工程方面的知識(shí)來解決這個(gè)問題；在學(xué)生畫草圖中，再次將幾何的知識(shí)提取運(yùn)用；在學(xué)生動(dòng)手制作的過程中，又一次將理論的知識(shí)服務(wù)于實(shí)踐。
　　（三）方案的實(shí)施
　　在科學(xué)課堂中實(shí)踐是檢驗(yàn)研究計(jì)劃的最好的方法。在這個(gè)過程中學(xué)生會(huì)碰到各種理想狀態(tài)下難以發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生會(huì)意識(shí)到真正動(dòng)手操作的難度，一定程度上也考驗(yàn)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合的能力，這跟STEM教育理念所傳達(dá)的內(nèi)容相互吻合。同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生的反思，為完善實(shí)施方案提供可能。
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　　事實(shí)上，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)考慮到學(xué)生之間的交流，給予其機(jī)會(huì)表達(dá)自己的觀點(diǎn)、想法。但方案實(shí)施后的交流反饋顯得更加重要。在方案實(shí)施后的交流中，應(yīng)該讓學(xué)生分享制作測(cè)試結(jié)果、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的想法，以及支撐這些想法的依據(jù)等。
　　（五）優(yōu)化方案再實(shí)施
　　筆者在拓展延伸環(huán)節(jié)再次布置任務(wù)，讓學(xué)生在反思的基礎(chǔ)上再按要求去重新設(shè)計(jì)制作一座紙橋。經(jīng)歷這個(gè)過程，學(xué)生將再次建立系統(tǒng)的研究思路、并再次運(yùn)用數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)相關(guān)知識(shí)去解決科學(xué)問題。 三、總結(jié)
　　STEM教育是基于項(xiàng)目、 問題和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與操作過程，在這樣的過程中建立知識(shí)與生活之間的聯(lián)系，從而在學(xué)生腦中進(jìn)行強(qiáng)化，深入潛意識(shí)，為創(chuàng)新提供了直覺基礎(chǔ)[2]。在《用紙?jiān)煲蛔鶚颉愤@節(jié)課中，學(xué)生根據(jù)提出的紙橋要求，進(jìn)行討論，分析，在分析問題的過程中，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和工程思想設(shè)計(jì)解決方案。在學(xué)生親自動(dòng)手制作的過程中，明白方案的可行性及需要解決的問題，在經(jīng)歷交流反饋后，再對(duì)制作紙橋方案進(jìn)行完善并再次動(dòng)手實(shí)踐。整節(jié)課的教學(xué)過程中，體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間的整合，潛移默化地培養(yǎng)著學(xué)生分析問題，解決問題的能力，及小組合作探究和語言表達(dá)的能力。
　　處在小學(xué)階段的兒童對(duì)外界事物充滿著好奇，有一顆探索世界的童心，他們?nèi)狈Φ氖侵�識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。筆者認(rèn)為，如果能夠在科學(xué)課堂教學(xué)中融入STEM教育理念，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐探究能力和創(chuàng)造性思維與批判性思維等，將對(duì)其科學(xué)素養(yǎng)的形成以及個(gè)體的發(fā)展起到舉足輕重的作用；也將為小學(xué)科學(xué)的發(fā)展插上翱翔的翅膀。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]崔立，劉良貴.淺談美國(guó)STEM教育的建議及啟示[J].中國(guó)校外教育，2015，（01）：15.
　　[2]蔣志輝，趙呈領(lǐng)，周鳳伶，梁云真，黃琰. STEM教育背景下中小學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略研[J].中國(guó)電化教育，2017，（02）：25-32+41.

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