STEM教育理念在小学学科教学中的实践与建议

陈 彪 周文娟

(合肥市和平小学东校 安徽合肥 230011)

一、STEM教育理念的理解

STEM主要是由科学(science)、技术(technology)、工程(engineering)与数学(mathematics)四门学科的英语首字母所构成的。STEM教育理念是跨学科的整合型课程教育理念。STEM教育概念在提出时并没有获得一个全面系统的定义，之后美国国家科学基金会首先明确提出了STEM教育不仅包括应用科学、技术、工程和数学四门学科知识，同时还应包括社会行为科学。随着STEM教育理念在全球教育中的迅速发展，逐渐衍生出STEM+、STEAM和STREAM等概念。STEM教育的核心理念就是让学生在面对来自真实情境以及生活中的复杂问题时,能够运用跨学科的知识、方法和能力，将科学探究、工程设计、数学方法以及制作过程有机整合来解决问题，是能够促进学生创新思维和能力发展的新型教育理念。

二、STEM教育理念在小学学科教学中的实践

(一)基于STEM教育理念创设问题情境

教师在备课、上课过程中，需要以STEM教育理念为支撑，深挖教材中的知识点，同时运用于小学科学、数学、美术、信息技术等课堂教学环节中，创设让学生不断提出问题、分析问题与解决问题的课堂，使课堂充满活力，让学生真正成为课堂的主人。教师在设计教学过程中应注意创设真实的问题情境，通过问题向学生展示日常生活中的熟悉场景，这不仅能够吸引学生的眼球，更容易激发学生的兴趣。

例如，根据教科版二年级下册科学案例“做一顶帽子”，笔者设计出和学生认知水平相匹配的真实情境：“下周是小美同学的生日，她特别想要一款帽子。你能够设计一款帽子，在小美生日的时候送给她吗？”从学生容易接受的真实问题出发，分析制作帽子中可能产生的问题，引导学生积极参与设计、改进、交流和分享等环节，体验工程设计的全过程。常规科学课由于时间有限可能仅用1～2个课时完成本课内容，但是在重新设计课时中我们增加到3课时，让学生有了充足发挥的时间。在设计情境问题时，学生首先讨论和确定帽子的用途并绘制帽子草图。本环节最重要的是进行头围的测量，并对自己的设计草图进行修正。小组交流过后，根据设计草图从“材料超市”选择材料并进行制作。最后，孩子们分小组展示自己的作品，尝试对本组和其他小组的作品作出简单的评价并提出改进意见，评选出“小美同学最爱的生日帽子”。通过给“小美同学制作生日帽”这一真实情境，使学生在制作和交流的过程中，不断提升创新能力和解决问题的能力。

(二)基于STEM教育理念解决学科教学中的重点与难点

在日常的课堂教学中，经常会遇到一些重点和难点，教师难以寻找到合适的教学方法，学生难以理解和掌握。此时可以基于STEM教育理念尝试从不同学科角度分析问题，拓宽思路，帮助学生突破重点与难点。例如，统编教材小学语文四年级上册《题西林壁》一课中，“为什么不同诗人看到的庐山美景不同？”对于这一教学难点，教师在设计教学环节时，让学生从“材料超市”中挑选喜欢的材料并尝试搭建一个物品，形象地帮助学生了解应从不同的角度观察。首先，出示任务单，小组内交流、讨论创意设计。然后，分小组绘制设计图。小组内明确搭建任务，并在组内根据设计图及方案搭建作品。最后，交流搭建作品。这样设计的目的是解决本课难点，让学生学会从不同角度观察物体的形状。此外，学生在合作中能够通过设计、创意，锻炼空间想象能力、审美能力。

(三)基于STEM教育理念进行跨学科整合

基于STEM教育理念进行跨学科整合，指的是不以某一学科知识体系为中心，在课堂教学中要打破学科知识之间的边界，确保学生能够尝试综合运用科学、工程、技术和数学等知识和方法去解决问题。例如，依据教科版六年级上册第四单元第1课重新设计的科学教学案例“我的学校之校园生物分布图”中，融合了数学比例尺的相关知识以及美术学科中关于色彩选择、线条绘法等技能，学生在制作校园生物分布图时还尝试借助了信息技术。校园生物分布图的绘制需要整合多学科知识，如生物、美术、数学、地理等，让学生亲手绘制生物分布图有利于提升学生的实践探究能力、综合思维能力、动手能力。

再如，“做一顶帽子”中利用工程学解决某个难题，如“怎样让帽子防晒又防热”，利用形状与结构来进行设计，体现STEM课的“工程”与“技术”要素；指导学生使用扭扭棒或软尺进行测量和收集数据，体现STEM课程中的数学要素。当教学围绕这几条主线展开时，就有了一个隐形的线索，将科学与工程、技术、数学以及艺术有效地结合在一起。此类课已经不再是单纯的学科课程，更是一种整合型课程，体现STEM教育理念跨学科整合的特点。

(四)基于STEM教育理念优化评价方式

评价的目的对于学生来说，首先是检测课堂教学的成果，更深层次的目的是让他们了解自己在学习过程中的不足，从而有针对性地加以改进；对教师来说，评价是了解教学情况的一个抓手，是提升和完善自身教学能力的必由之路。在课堂中,教师通过多元化课堂评价,不但可以突出学生在课堂中的主体地位,还可以更好地发挥课堂评价的功能,让课堂评价更为客观。评价标准如果由教师直接给出，学生印象不深刻；但如果从自己的探索中发现，加上学生之间相互评价，学生会印象深刻。例如，案例“做一顶帽子”中，在作品分享和评价环节，每一小组对帽子的功能、材质和外观进行了详细的介绍。这不但增强了学生综合运用知识的能力，还带给它们更多表现自己的机会，教师公正的评判和学生之间及时的互评更是一种真实的评价方式。在此基础上，可以根据教学案例设置具体的评价量规。我们对美术教学案例“做一个美妙的音乐盒”设置了如下评价量规：

分数项目 1分2分3分小组分工合作无分工,任务由少数组员完成有基本分工,但合作有时不顺畅有分工,每个人都有明确的任务绘制设计图没有设计图设计图简单,能够让人看懂有较详细的三维设计图,图中标示清楚响度响度低响度中等响度高,且声音清脆美观程度不够美观美观程度一般有创意,且非常美观汇报及总结展示表述不完整,小组汇报散漫基本能表述完整,小组部分成员汇报表述完整、详细,所有成员有明确的分工

再如，信息技术课“防疫小报我来做”，教师在完成课堂教学后设计了学生自评问卷：“我们的防疫小报制作成功了，还能不能更好地完善它？还有没有更好用的、更有想法的小工具呢？你觉得你们小组的合作模式是否有效？在团队中你的任务是什么？你觉得你胜任本节课自己的任务吗？如果再让你选择一次，你希望自己的小组任务变动吗？你觉得哪一项更适合你？希望大家能在交流学习中发掘自己的能力，找到自己的兴趣点，找到适合自己的方向。”这些问题可以让学生在自我评价中发掘自己的能力。

(五)基于STEM教育理念创新教育方式和学习方式

在以STEM教育理念为引领的课堂教学中，教师能够不断地创新教育方式和学习方式，调动学生的积极性、自主性和创造性，开拓学生的思维。这里的创新，主要体现在教学流程和学习方式上。教学流程更加灵活多变，学习方式更加新鲜多样。目前STEM课程强调选择教学主题，以真实问题引导并通过学生动手探究获得知识为原则，依托一定形式的教学活动构建完整的课程体系。将STEM教育理念融入学科教学中，我们不再一味追求STEM课程中的教学流程。教师可以随时创设真实问题以及采用微项目的形式，而未必以实物作品的形式作为课堂结尾。此外，在分析问题过程中，学生们能够通过查阅参考资料、问卷调查解决问题。例如，在“做一个美妙的音乐盒”中，在课前进行调查，了解学生们关于音乐盒想要了解的问题，让小组分别选择一个主要问题进行资料查阅和汇报讲解。各小组先介绍自己作品的设计思路、新颖响亮的广告词、具体的制作过程、小组分工等，之后全班讨论设计中的优秀之处以及可以改进的地方。小组之间的展示和评价，有助于提升孩子们分工协作的能力，锻炼他们与他人沟通交流的能力，并且通过呈现同一问题的不同结论，提高学生的判断能力和表达能力，从而激发学生学习的主动性。在STEM教育理念下，创设新的教学方式，除了利用上课时间外，可将课下活动与实践操作相结合，不再局限于课堂。例如，在《美妙的螺旋线》这一数学课中，教师可以把数学知识与科学和艺术相结合，给学生布置动手操作的任务，让学生在家中应用黄金螺旋线来创造美，做一件特色T恤，第二天带到课堂上来进行评比，看哪位学生的作品最好，并及时给予反馈。

三、实施建议

(一)加强教师队伍建设

想要让STEM教育理念在小学学科教学中落地生根，教师是关键。教师虽然已经有意识地尝试将STEM教育理念应用于日常课堂教学中，但受传统学科教学模式的影响，设计课程和实际教学经验还不够充分。教师应努力将先进的教育理念内化为自己的教育方式，转变为自己的日常教育行为，通过探索学生生活中发现的真实问题，引导学生进行跨学科、多视角解决问题，让学生真正地参与课堂，使STEM教育理念落到实处。此外，学校应该更努力地“走出去”和“请进来”，邀请专家、领导、老师到现场面对面交流，开展课例研讨等活动，更多为教师赋能。

(二)合理选择和设计课程内容

STEM教育强调学科融合，强调在实践中促进学生发展，实现自我成长。然而，小学学科课程多以学科知识为主线，受课时的限制，设计过程依赖于教材，难以保证设计意图和目的一致。目前，STEM课程主要包括基于STEM教育理念设计的学科课程以及围绕区域特色或学校特色自主开发的综合性项目式STEM课程。需要注意的是被动学习会挫伤学生的学习积极性，为了避免出现这样的状况，需要加强教学内容与教师创设问题之间的相关性。在备课环节，教师应该选择适合STEM教育理念推行的课型，明确活动环节，确定课时安排等。在上课时，教师应采用问题串的形式不断创设学生感兴趣的真实问题情境，引发学生自主探究的热情，并注意引导学生从多学科角度思考和解决问题。此时应注意，在课程设计中，教师可以综合考虑，选择学科领域中的某几科即可。

(三)创新形式，活力助推

STEM教育理念在小学学科中的实践主要受两个部分制约，一是学生之间有相对的个体差异，各自兴趣的方向不同，而班级授课制约了个体差异性；二是受时空限制，有些项目的开展显得意犹未尽。为弥补以上不足，学校可以给学生搭建一个课后展示平台。如开展适当的科学活动、课后托管、个性化服务中，安排STEM理念与学科教学融合的课程。教师在保证常态化教学之余，每学期结合常规课堂提前规划几节此类课。这样既促进个体差异的发展，又延伸了学科课程的深度和广度，同时能够给予学生更充足的活动时间。组织学生参加各类创新活动，平常与学生多接触、多交流，发现学生的新技能、思维的创新点。在STEM课堂上，学生掌握的是对技能的应用，对知识的融会贯通，解决问题的能力自然而然得到提升，在分工和合作中也更能理解自我价值以及集体合作的重要性。而一节渗透着STEM理念的课，相信也会带给同学们新奇的体验，也会在“双减”活动助推下启迪学生的思维和智慧，促进学科学习走向深入。