陈俊强 詹志娟 孙娜

对比20年前传统的科学课堂和如今STEM理念下的科学课堂，我们不难发现，STEM极大地影响了科学课的实施过程。其主要体现在：现在的教师更像伙伴，成为不了伙伴就当不好教师;探究过程由教师对问题的强势主导转变为对问题的尽可能开放、发散;更加注重对学生前概念进行探查;现在很多问题是没有标准答案的，而以前的很多问题是只有唯一答案的;网络技术、现代通信工具的使用也无不深刻改变着课堂教学的实践过程。

创新是STEM的核心，解决生活实际问题是STEM发展的动力。STEM之所以具有跨学科的特点，源于它必须通过基于创新的学科整合的方式来解决生活问题。这种思维模式对于小学科学教学产生了很大的影响，主要体现在现在的科学课更加开放、学生基于科学概念的学习更加自主、学生自主建构知识的能力及与他人合作的能力得到增强、学生创造性思维的产生受到鼓舞。

思维能动性决定了STEM能否顺利推进

STEM教育不仅是一种教育模式，也是一种教育思想，它所带来的影响将是深刻的。随着电子书包、智慧校园项目的推进，依据现实问题进行探究成为一种可能。当教室内的知识与教室外的生活建立起联系的时候，学生对于科学探究更有兴趣，也更有方向，思维能力得到增强。

科学教师上好STEM课的关键在于能不能把握好“学生思维能动性”。对于越低年级的学生而言，我们所选择的探究点位要更为准确，难易要适度。简而言之，就是要让学生能真正“探究”起来。

厦门市思明区第二实验小学李巧婷老师在参加2018年全国创新课堂研讨会时，谈到执教STEM课“制作小船”时，有如下的困惑。

教材如何使用？“制作小船”一课不仅包含着许多科学概念，还跨越了多个学科领域，就连对学习对象的界定也是1至3年级学生。选择哪个切入点进行教学，如何使用教材，是摆在教师面前的难题。

教学过程如何组织？组织教学也是一大挑战，年轻教师感到有点茫然。她试教时没对材料进行限定就让学生动手制作一艘小船，想通过比赛，看看谁做的小船美观度好、承载量多。学生们用KT板、竹筷、塑料瓶、易拉罐或硬卡纸等材料来制作，小船的样式虽然多，但是因为材料五花八门导致没有可比性，课堂显得凌乱，不知道怎么继续下去。

经过调整之后，李老师这样设计教学流程：第一步，布置任务。小组合作用A4纸制作一艘小船，看哪个组的小船能承载更多的硬币。第二步，制作小船。学生可以用电子书包查阅资料，学习各种折纸船的方法，也可以根据自己本来就知道的折法来折。基于网络资源、生活经验和小组协作，各组很快就折好了自己的小船，且样式各异。第三步，进行比赛。把船放到水里，然后加硬币，看谁的船能放更多的硬币。在比赛过程中，大家可以对自己小组的船进行改造。各个研究小组很快发现了新的问题，并形成了解决问题的方案：为了防止纸船进水，几乎各组都用透明胶对船体进行“塑封”;小船的形状也是有讲究的，如果底部不稳的话很容易翻船，更别提装硬币了……第四步，汇报交流。什么样的船才能在水中承载更多的硬币呢？同样用A4纸制作的小船，有的只能承载十几枚硬币，有的却能承载一百多枚硬币。差距这么大，问题出现在哪呢？原来影响小船承载量的因素跟小船的形状、小船的底面积、硬币如何堆放等因素都有关系。

四个环节构成了一堂颇为精彩的STEM专题活动课。让学生得到了以下几个方面的锻炼：自主上网查阅资料;自己动手折纸船;小组讨论改进纸船，形成方案，参加比赛;获得重要的实践体验。

通过这个活动我们发现，STEM课堂具有其独特的魅力。从科学的角度看，所做的船都能浮在水面上是基于对浮沉的认知，浮或沉是科学课的一个核心概念，对核心概念的体验是融入活动中的。从数学的角度看，同一张A4纸怎样才能求得制成船之后的最大底面积呢？这是不是一个求极限的数学问题呢？继续深入研究将不得不采用数学计算的方法。从艺术的角度看，做出来的船漂亮不漂亮，是不是和艺术有关系？因此在STEM中加“A”，是不是很有必要？从工程和技术的角度看，谁的造船技术好，谁更懂折纸，谁的船更牢固，这直接与技术和工程水平有关系。

学生在课堂中所呈现出来的热情感染了现场所有的老师，他们都自然而然地加入学生的“比赛”当中。STEM教育魅力非凡，其关键在于学生的思维能动性一定要真正被调动起来。

STEM课堂可用大数据观察法进行评价

我们如何对STEM课堂进行评价，将决定STEM教育的发展方向。借助大数据观察的评课方法，我们可以对STEM课堂进行量化分析，通过分析教师上课的教学行为，从而得到改进STEM教学的建议。

以苏教版小学科学五年级下册第二单元第2课“搭支架”为例，这是一节福建省教学研究基地学校的研讨课，是一个典型的STEM课例。我们借助“S-T图”“有效性提问”“四何问题”分析方法，采集师生互动的频率、有效性、问题方式、问题类型等方面的量化数据，通过数据的直观呈现形成我们对STEM教育的认识，并对存在的问题进行改进。

（1）STEM课程“搭支架”的教学要求：指导学生通过自己动手实验与研究，发现支架的结构不同，其承重能力也不同;知道三角形结构最不易变形;通过搭建稳固的支架，培养学生的动手能力和创造性思维;培养学生的探究精神和团队合作的能力。

（2）簡述“搭支架”的教学流程。本课与常规课堂不同的是：探究实践操作的比重大;需应用综合的学科知识，提高学习效率;贴近生活，体现工程与技术思想。

（3）“搭支架”课的大数据分析。利用“S-T分析方法”[1]进行分析。S-T分析方法适用于对教学过程中师生活动进行分析，包括定量处理和定性评价。这种方法对教师（T）行为和学生（S）行为进行两个维度的编码分析，减少了模糊性，提高了客观性和可靠性。再通过师生行为占有率直观确定课堂的类型。“搭支架”一课的S-T曲线图有多处转折，说明了师生互动的频繁，其中两段较长的竖直线，说明学生行为占据主体地位，教师给学生安排充裕的自主学习活动时间，体现以学生为主体的课堂教学。

利用“有效性提问”进行分析。记号体系有效性提问分析法[2]是对课堂中教师提出的问题和采用的提问策略进行记录与分析的一种聚焦式课堂观察方法。从教师提问的问题类型、挑选学生回答的问题方式和学生回答问题的类型等方面进行课堂观察。

图1 教师提问问题类型

如图1所示，教师的推理性提问和创造性提问所占的比例比较高，体现了重视培养学生推理性思维和开放性思维的教学目标。但数据中显示批判性问题为零，这点没有达到STEM教育对提高学生批判性思维的要求，需要执教教师在今后的教学中加以改善。图2的数据体现教师让“未举手的学生”回答问题较多，说明教师善于鼓励学生参与到课堂互动中来，STEM课堂激励学生方面优势明显。

利用“四何问题”进行分析。记号体系四何问题分析法[3]是对课堂中教师所提问题按照“是何”“為何”“如何”和“若何”四种类型来划分并作观察记录，然后进行分析的一种聚焦式课堂观察方法。通过“四何问题”的分析可以反映出老师在师生互动中的知识结构设计及问题组织。

图3显示了本课中“四何问题”所占比例。“是何”问题比例低于常模，“为何”问题的比率远高于常模，这是符合STEM教育理念的，但缺少“若何”问题，说明课堂缺少知识迁移，其原因是多方面的，如教师经验问题、课堂时间不足等情况，这些方面都还有改进和提升的空间。

数据分析能帮助我们一目了然地了解STEM公开课的优点和不足。基于大数据分析，方便我们对课程提出改进建议。这样的评价方式变“定性评价”为“定量评价”，变“经验评析”为“数据评析”，适合用来进行STEM教育评价研究。

实践研究结论

STEM视域下的小学科学实证研究，为我们提供了一个研究STEM和小学科学教学的平台。通过研究，我们可以得出如下结论。

第一，在小学科学教学过程中，对STEM教育进行研究是可行的，也是有一定基础的。作为小学科学教师，要重视STEM教育的研究，用科学教育的正确理论指导STEM教育，同时汲取STEM教育中的先进理念，服务于科学教育的发展。

第二，在STEM教育背景下，教师重视科学课堂教学的创新，敢于引导学生，自主建构科学概念，凸显学生的思维能动作用。

第三，STEM教育的成功与否，不仅在于各个学科能否有机整合，更在于学科整合的过程中，学生思维能动性的提升。

第四，在STEM中是否加“A”，答案是肯定的。基于生活实际的创造，总是会和艺术发生联系。因此，STEM教育也可以称为STEAM教育，更强化了教育多学科融合的特点。

第五，STEM教育要符合学生的认知特点。目前成人以及较高年级的STEM课程发展较为成熟，而对于低年级和较小年龄段的STEM课程则更需要科学教育工作者加以关注。

第六，STEM教育的创新是基于正确的科学认知理论的，不能为了融合而融合，其把握方法和评价标准也是需要我们下大力气去研究的。本文所提及的大数据分析法，具有数据分析的直观性和准确性的优点，但数据分析法常常要和经验分析法结合进行，即定量分析与定性分析相结合，才能使评价各要素更趋完整。

参考文献

王陆，张敏霞. 教学反思方法与技术[M]. 北京： 北京师范大学出版社，2012： 80-86.

王陆，林司南. 案例分析： 《台球桌上的数学》[J]. 中国电化教育，2004（9）：  53-55.

杨卉，冯涛. 教师网络研修活动设计方法与技术[M]. 北京： 北京师范大学出版社，2012： 90-94.