STEM教育视域下的小学科学教学模式

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  STEM教育是一种涉及科学、技术、工程、数学等多领域的综合教育,即综合运用科学、数学等方面的知识,并借助科学技术、工程思维等来解决现实世界的问题。STEM教育具有情境性、综合性、实践性、协作性等特征,这与小学科学课程具有诸多相似之处。小学科学作为学生科学素养的奠基课程,具有实践性与综合性的特点,为STEM教育理念的融入提供了便利。笔者现结合科学教学实践,谈谈STEM教育视域下的小学科学教学模式。
  一、STEM教育的价值
  STEM教育是一种源自国外的教育理念,近几年深受国内教师的青睐,许多教师尝试将其与学科教学融合,也尝到了一些甜头,笔者在小学科学教学中渗透STEM教育理念,发现STEM教育可以与小学科学有机整合,并且具有颇高的价值。STEM教育让小学科学教学形式变得丰富多样,使课堂气氛更加活跃,有利于激發学生的学习兴趣,让学生真正成为科学探究的主人。STEM教育与科学教学的整合,能增加科学教学的深度,促进学生高阶思维的发展。STEM教育凸显了学科的融合价值,有利于培养学生的多元思维,促进学生科学思维、工程思维、技术思维和数学思维的发展。
  当代教育理念倡导综合性学习,STEM教育与科学学科的融合能促进学生综合能力的培养。两者结合不仅能促进学生实践能力的提高,而且有助于提升学生的设计能力、思维能力和创新能力。STEM教育与科学教学相结合,能增加科学探究的内涵,提升学生的综合素养。
  二、 STEM教育视域下的科学教学模式
  基于STEM教育的科学教学以科学问题为载体,以项目研究为方式,以工程设计为主体,学生在教师的引导下运用多学科知识与方法解决问题。STEM教育视域下的科学教学模式一般包含引出问题、提出假设、设计展评三个环节,笔者以“把盐放到水里”一课的教学为例,谈谈该模式的具体操作流程。
  (一)创设情境,引出问题
  有了问题才会思考,问题能激发学生主动学习。无论是STEM教育还是科学教学,都以问题为载体,问题是教学的核心。因此,基于STEM教育的科学教学必须以问题为引擎,围绕问题展开探究活动。引出问题是STEM教育视域下的科学教学模式的第一步,该环节旨在催思激趣,既要提出问题,促进学生思考,又要激发学生的学习兴趣,点燃探究欲望。例如,在教学“把盐放到水里”一课时,笔者首先创设了真实的生活情境,给学生展示了两杯水,一杯干净的盐水,一杯浑浊的泥水。笔者让学生观察,并提出问题:“盐怎么看不见了?怎样把泥水变干净?”情境性是STEM教育的重要特征,借助情境引出问题是科学教学的有效方式,将科学问题融入生动具体的情境之中,可以达到激趣诱思的双重效果。
  (二)小组讨论,提出假设
  科学家在进行科学研究之前都会凭空构想,提出一些假设。提出假设是引出问题之后的一种行为,能起到承上启下的作用,既是对问题的回应,又是实践探究前的准备,提出假设是科学教学的必要环节。在假设环节,笔者一般采用合作研讨的方式,先让学生独立思考,然后进行小组讨论,引导学生共同提出比较合理的假设。例如,在教学“把盐放到水里”一课时,当问题提出后,笔者引导学生对上述两个问题进行探究,由于学生已经学习了与溶解相关的知识,因此学生很快进入研究中。第二个问题是教学重点,也是实施STEM教育的适宜载体,在探究该问题时,笔者先组织小组讨论净化水的方法,对去除泥水中的杂质的方法进行假设,从而布置“设计净化水装置”的任务。
  (三)设计制作,展示评价
  工程设计是STEM教育的重要环节,包含了方案设计、图纸设计、工程制造等内容,STEM教育视域下的小学科学教学离不开工程设计。设计展评是该教学模式的第三步,即对作品进行设计制作与展示评价,这也是教学的核心环节。例如,在教学“把盐放到水里” 一课时,笔者向学生布置了设计制作净化器的任务后,学生以小组为单位分工合作,他们制作草图、选择材料,并动手制作。最后,笔者还组织学生展示成品,检验各组净水器的净化效果,并且根据净化效果提出修改建议,以提高净化器过滤的性能。展示评价给学生提供了分享与交流的机会,促进了学生科学素养的提升。◆(作者单位:江苏省南通市经济技术开发区实验小学)
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