曾恒

在社会日新月异发展的今天，世界出现了多极化，经济变得全球化。经济发展的关键动力和杠杆已经变成了科技创新，国家之间的科技实力、创新创造能力以及国家之间的综合实力的竞争演变为科技人才的竞争。因此，培养创新型的科技人才是国家教育的重要内容，实施STEM教育战略成了培养人才最关键的手段和法宝。在经济全球化的时代，科技创新不断推进，几乎所有的职业和领域都需要STEM知识和技能，STEM 教育有助于培养学生具有适应未来的关键能力，因此成为世界各国实施教育改革的战略选择。

在小学阶段，科学课是实施STEM教育的重要学科载体之一。怎样才能有效地在小学科学课中组织实施好STEM教育，提高学生的科学学科素养和STEM素养，增强科学课堂教学的实效性，最大程限地激发学生探究科学的兴趣，培养学生的创新创造能力，完成预定的科学教学目标？我在这些年的教育教学实践中，有一些浅显的思考，特与大家分享。

一、 科学教师应加强对STEM教育的学习和认识

在当前我国的小学学科教师队伍中，小学科学专业教师所占比例极少，专职科学教师严重不足，绝大部分科学课都由兼职教师担任。我调查发现，目前一线科学教师绝大多数都不了解STEM是什么，对STEM教育更不能理解。因此，加强对小学科学教师宣传普及STEM教育非常必要。STEM即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）与数学（Mathematics） 的缩写，STEM教育创新理念就是鼓励学生在科学、技术、工程和数学等领域加强学习，培养其科技理工素养，开展STEM教育暨多学科融合培养学生核心素养的教育教学活动。研究中，我发现早在1986年，美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告中就提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议，被视作是提倡STEM教育的开端。我国开始关注STEM教育是在2008年，当时很碎片化地呈现在一些研究人员的论文中。2011年开始STEM教育进入我国少部分高校和基础教育学校。2015年9月官方层面开始关注，并正式在少部分区域实施STEM课程，以此推进中小学教育创新。2017 年教育部印发《义务教育小学科学课程标准》，倡导跨学科学习方式，建议教师可以在教学实践中尝试 STEM 教育。从此，STEM教育便进入小学科学教学的视野。

二、 科学教师要知晓科学教材中适合开展STEM教育的内容

在科学教材内容中，也不是所有内容都可以融入STEM教育，一方面需要教师对教材内容有深入的研究和理解，另一方面需要科学教师运用适当，做到恰到好处。《小学科学课程标准》中建议：“科学学科与小学其他学科关系密切，科学学科可以为其他学科做贡献，其他学科也可以为科学学科做贡献。”这是根据科学教材内容所提出的建议，科学教师在组织教学过程中不能用单一学科知识引导学生开展学习，需要整合多学科知识开展教学活动，以及要能组织开展跨学科项目式学习方式。

从小学科学内容结构上看，技术与工程这部分比较适合直接开展STEM教育，比如教科版中的“做一顶帽子”“做一个指南针”“电路检测器”“沉浮子”“建高塔”“做框架”“做一座纸桥”“制作一个铁钉电磁铁”“做一个热气球”“做一个太阳能热水器”“搭建一个瓜皮拱”“制作我们的小赛车”等。当然，科学教材内容中其他部分也可以采用STEM教育理念，组织开展相关教学活动。比如：在教学《像气球那样驱动小车》这一课，学生自主探究影响小车行驶距离远近的因素中，小车行驶的远近与气球安放的位置和角度、气球充气的多少、气球的重量、小车放置的位置等因素有关。如果教师对给学生探究的条件进行限制，按照控制变量法只研究其中的一个条件，根本不能培养学生的工程技术素养，课堂教學也只是流于形式，没有探究的意义。但是用一节课组织学生开展多因素的探究，时间显然是不充分的，也无法探究出气球驱动小车的最佳条件及培养学生的创造力。这就需要教师根据学生情况重组教材，设计符合学生发展需求的教学活动，根据STEM教育理念的“选择主题--发现问题--讨论和制定解决方案--探究实践--收集并整理数据--总结分析--展示与交流”这一过程，规划课时和设计内容。根据学生实际现状，教学活动有时可能需要2课时、也可能需要3课时或者更多时间，最终达到让学生在活动中创新思维得到发展，创造能力得到提高。

三、科学课中开展STEM教育可以借鉴的做法

STEM教育是一个系统化的项目，目前没有统一的模式。根据内容的不同，也有不同的做法，我们可以大胆尝试，在不断实践的过程中总结提炼。以下是我在实践中的做法。

（一）明确研究主题

让学生明白研究对象，并弄清楚具体研究内容、项目。

（二）聚焦研究问题

组织学生对已经明确的主题内容进行分组或者集中研讨分析，充分发挥其想象力。结合现有资源，明白哪些问题不需要研究，哪些问题可以研究，哪些问题很难展开研究，哪些问题不能开展研究。把问题进行梳理，研判问题的可行性，筛选出当前有价值的问题。

（三）设计解决方案

根据小组或者班级筛选的问题，撰写猜想或者假说，开展预探究，练习实验技能，尝试科学写作，关注实验安全和伦理问题，选择并优化实验步骤。最终拟定翔实、可操作的计划，可以培养学生对STEM教育活动有全面的思考和掌控。

（四）实践探究过程

根据预探究情况，按照拟定的解决方案开展探究活动，控制好探究条件中的变量与不变量，做到观察仔细，记录详细。实事求是记录探究过程中出现的新现象、发现的新问题、产生的新想法，同时加强STEM活动的验证。

（五）收集整理数据

对开展探究过程中生成的数据进行分类，将观察到的现象进行整理（可以用图表、文字等方式整理）。这一过程需要更加仔细，既是对探究劳动过程的尊重，也是对后续分析总结得出的结论负责。

（六）分析与总结

从整理的结果中进行分析。包括分析图表中各项数量关系，分析探究过程中的误差，分析探究过程中的主客观影响因素等;最后将分析结果进行梳理汇总，用科学的语言撰写行文。

（七）成果展示交流

这是学生展示自己的研究成果，表达自己的观念，建构新认知，训练自己的思维品质的过程;也是同伴之间思维碰撞，认知冲突，产生共鸣，概念建构的过程。

不管学生获得怎样的探究成果，教师都要积极给予学生展示的机会，并保存其研究成果。展示的方式可以多样化，比如组织学生开展一场现场比赛、举办一次主题辩论会或成果发布会，集中展示优秀作品等。让学生深刻经历探究后的反思，体验学习中的各种情绪，培养尊重事实、善于质疑的科学态度，不断激发学生在反思中寻找问题、发现问题、认同差距、敢于直面问题的科学精神。

四、 科学课中开展STEM教育活动的意义

（一）STEM教育有利于培养学生系统的思维能力

有利于训练学生系统的思维方式。学生在项目式的学习活动中，会经历开始自己选择主题、发现问题、思考解决问题的办法、在探究中不断认识自己思维的不足，直到获得新的认知并不断修正自己的错误认知、向他人表达自己的观点和认识等一系列过程。学生所经历的这一完整过程，就是建构知识的过程，就是科学概念习得的过程，就是系统思维能力逐渐发展和形成的过程。

（二）STEM教育是符合当前所倡导地站在儿童的立场思考问题

人类对科学知识的探究和发现是永无止境的。尤其是少年儿童对科学的认识是天马行空的，不仅会产生很多为什么，还会突发奇想，按照自己的元认知猜想出很多大人不会想到、也无法想到的结论。即便有些猜想是不符合一般规律的，但它是符合儿童年龄特征的。因此，开展STEM教育就是为了使学生在建构概念的过程中坚持实事求是的探究精神，坚持尊重事实、以事实为依据的科学态度，用自己的理解和认识学会解释自然现象。

（三）STEM教育是科學教育改革和发展的需要

科学教学中之所以倡导跨学科教育模式，是源于当今社会发展的需要。教育教学的改革和发展必须适应社会进步的需要，社会在发展过程中跨领域的整合已经是事实，没有哪一个行业是独立成长和发展进步的。小学科学教育不仅是奠定中学物理、化学、生物、地理这四门学科的基础，在实际的教育教学中也涉及语文、美术、数学、工程和技术等。其并不仅仅是知识层面的结合，关键是方法的学习和掌握，比如与语文相关联的听说读写的训练，学生撰写科技论文和观察日记、研究日志、总结探究数据和现象、撰写科普剧表演脚本等。

在小学科学教学中开展STEM教育，就是让学生摒弃传统碎片化的死记硬背知识的学习方式，鼓励学生通过手脑结合，从问题入手，在解决问题的过程中获得新知，引导学生学会自主建构不同学科之间知识的能力，发展学生系统思维、结构思维、逻辑思维、创新思维等方面的能力，学会同伴互助、理解与宽容，激发自我实现的愿望。因此，在小学科学课中开展STEAM教育，有利于培养具有创造和革新精神的未来社会人才，努力成就未来能面向问题去创新创造的复合型人才。