STEM理念下的小学科学课堂教学初探

　　【摘 要】随着时代的发展，小学阶段的科学教育越来越受到国家的重视，传统的教学观念与教学方法已难以满足师生之间教与学的需求。近年来，STEM教育理念的兴起为小学科学教学的研究打开了一扇崭新的窗户。STEM教育理念将科学、技术、工程、数学这四者有机地结合起来，是一种跨学科的、应用型的方法。它结合了动手做和基于问题的学习，强调学生对知识的应用能力的提升，引导学生动手动脑去学科学。如何将STEM理念融入小学科学课堂，更好地促进学生的发展，值得我们去思考。笔者将以《用纸造一座桥》为例，谈谈STEM理念在科学课堂中的运用。
　　【关键词】STEM教育；科学课堂；工程
　　STEM 教育旨在以跨学科课程知识融合的方式培养学生科学探究能力和解决问题能力，帮助学生形成 STEM 素养，激发学生的学习动力，提高学生的学习能力，锻炼学生的学习毅力，促进学生知识的内化迁移和创造力的进阶发展[1]。
　　经过设计、实施，并且尝试改进，笔者认为《用纸造一座桥》是一节能够较好融入STEM理念的科学课。这节课需要学生联系已有的关于结构形状的相关知识，并且运用工程、数学有关内容去设计一个造纸桥的方案，尝试去做，并且经历交流反思、再次改进方案。整节课是联系生活以及已有知识的过程，能够激发学生的探究欲望，也是学生动手动脑相结合的过程。同时整节课是围绕“设计”进行的，能够培养学生的创新能力和思维能力；
　　一、《用纸造一座桥》中科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Maths）应用的体现
　　S：增强材料抗弯曲能力的方法；桥的结构和特点；
　　T：制作纸桥所需的各种材料、工具、方法的应用；
　　E：纸桥结构的规划与调整；作品实用性思考；
　　M：设计图的制作； 纸桥各部分所需材料多少的计算；
　　二、整节课的实施
　　笔者将整节课的实施分为：明确问题、制定合理的解决方案、实施方案、交流反思、优化方案再实施这五部分。
　　（一）明确问题
　　每节课都是根据一个主题或是项目进行的，在开始之前学生需要明确课程内容和要求，这样才能够为更好地完成探究任务打下基础。
　　笔者先展示一组生活中桥梁的图片以及本节课需要用到的实验材料。在教师的引导下，学生会意识到课堂上所学的科学知识与实际生活中工程技术领域的建筑有着重要的联系，甚至可以被自己利用起来去设计、创造属于自己的纸桥，这是一个能够激起学生主动去探究、去创新的过程，也是一个将技术、工程领域产品跟科学课结合起来的过程。接着出示任务：利用一张长77cm，宽55cm的报纸，制作长>25cm、宽>8cm、能够承受大于200克重物的纸桥，引发学生思考。
　　（二）制定合理的解决方案
　　在这一阶段，需要学生利用自身掌握的知识和思维能力进行分析，寻求解决问题的方法。当碰到较为复杂的问题时，就需要将问题细化分解成多个小问题，对这些小问题进行分析来寻求最终的解决方案。在这个环节中，教师先引导学生去探讨制作纸桥需要注意哪些问题，学生会发现要想按要求制作纸桥需要考虑很多的问题。既要考虑所提供材料的特点，还要考虑桥的结构以及如何能够承受200克的重量等，这些都需要解决。之后让学生在组内讨论桥的制作方案。
　　学生相互讨论、质疑的过程也是產生思维冲突的过程，潜移默化地锻炼了其思维的创造性。在这个过程中第一个难题是如何充分利用一张长77cm，宽55cm的报纸，制作长25cm宽8cm的纸桥；这个过程就需要学生去设计，利用数学知识去计算怎么裁剪才能利用好这张报纸；在设计的过程中体现了数学知识在科学探究中应用，用好数学知识更能够帮助学生解决科学问题，也在科学课中强化了数学知识的运用。此外，在设计时又要考虑到桥的承重能力，也就需要学生去提取工程方面的知识来解决这个问题；在学生画草图中，再次将几何的知识提取运用；在学生动手制作的过程中，又一次将理论的知识服务于实践。
　　（三）方案的实施
　　在科学课堂中实践是检验研究计划的最好的方法。在这个过程中学生会碰到各种理想状态下难以发现的问题，学生会意识到真正动手操作的难度，一定程度上也考验了学生动手动脑相结合的能力，这跟STEM教育理念所传达的内容相互吻合。同时也促进了学生的反思，为完善实施方案提供可能。
　　（四）交流反思
　　事实上，每个环节都应考虑到学生之间的交流，给予其机会表达自己的观点、想法。但方案实施后的交流反馈显得更加重要。在方案实施后的交流中，应该让学生分享制作测试结果、改进设计方案的想法，以及支撑这些想法的依据等。
　　（五）优化方案再实施
　　笔者在拓展延伸环节再次布置任务，让学生在反思的基础上再按要求去重新设计制作一座纸桥。经历这个过程，学生将再次建立系统的研究思路、并再次运用数学、工程、技术相关知识去解决科学问题。 三、总结
　　STEM教育是基于项目、 问题和设计的学习与操作过程，在这样的过程中建立知识与生活之间的联系，从而在学生脑中进行强化，深入潜意识，为创新提供了直觉基础[2]。在《用纸造一座桥》这节课中，学生根据提出的纸桥要求，进行讨论，分析，在分析问题的过程中，运用科学知识和工程思想设计解决方案。在学生亲自动手制作的过程中，明白方案的可行性及需要解决的问题，在经历交流反馈后，再对制作纸桥方案进行完善并再次动手实践。整节课的教学过程中，体现科学、技术、工程、数学之间的整合，潜移默化地培养着学生分析问题，解决问题的能力，及小组合作探究和语言表达的能力。
　　处在小学阶段的儿童对外界事物充满着好奇，有一颗探索世界的童心，他们缺乏的是知识和经验。笔者认为，如果能够在科学课堂教学中融入STEM教育理念，引导学生利用所学知识解决问题，培养学生的实践探究能力和创造性思维与批判性思维等，将对其科学素养的形成以及个体的发展起到举足轻重的作用；也将为小学科学的发展插上翱翔的翅膀。
　　参考文献：
　　[1]崔立，刘良贵.浅谈美国STEM教育的建议及启示[J].中国校外教育，2015，（01）：15.
　　[2]蒋志辉，赵呈领，周凤伶，梁云真，黄琰. STEM教育背景下中小学生学习力培养策略研[J].中国电化教育，2017，（02）：25-32+41.

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