培养学生实践能力STEM视域下的教学策略

时间：2024-05-07

◇孙苗苗（浙江：宁波市鄞州蓝青小学）

科技是现代国家竞争的制高点，谁掌握了先进科技，谁便可以在竞争中占据优势地位。科技的发展需要人才的支撑，人才的培养则应从小学抓起。小学科学教学是科技人才培养的起点，保障教学的质量和效果至关重要。STEM 视域下的小学科学教学应着重培养学生的综合能力，尤其是实践能力，借助STEM 教育理念，推动小学科学课程改革的发展，促进教学质量和效果的提升，为有效的科技人才培养奠定基础。

一、STEM视域下小学科学教学原则

（一）科学概念的习得性原则

科学概念是小学科学教学的重要内容，同时也是学生学习以及应用科学知识的基础，因此科学概念在教学中占据十分重要的地位。科学概念中蕴含着丰富的科学方法以及科学思维，但同时也具有较强的抽象性以及概括性特点，会给学生的理解带来巨大的挑战。对科学概念的理解并不是简单的记忆，而是要结合概念的生成过程，在感悟总结基础上理解科学概念。STEM 视域下的小学科学教学应秉持习得性原则，引导学生在实践中感知、抽象、概括知识。以“固态、液态、气态”三种物质形态为例，要想使学生更好地理解物质的三种形态，教师则应引导学生通过感触、感知以及触摸等方式来加深理解和认识，帮助学生形成科学概念。学生在实践中总结、抽象和感知科学概念，要比教师单纯地讲解与灌输效果好得多，同时也更加符合STEM 教育理念的要求。

（二）学生科学能力培养的实践性原则

科学能力的形成需要以科学知识为前提、以科学方法为基础、以实践为手段，因此实践对于科学能力的培养至关重要。STEM 教育注重强调实践性教学，新课标也强调了实践的重要性，STEM 视域下的小学科学教学应秉持实践性原则，促进学生科学能力的发展。以“光沿着直线传播”这一知识点为例，在教学中教师可以为学生准备蜡烛、打孔器以及挡板等实验材料，让学生自主设计实验，并通过实验对这一结论加以验证，引导学生更多地借助实践来解决问题和获取知识。

（三）学生科学思维培养的严谨性原则

无论是STEM 教育理念还是新课标，都注重科学思维的培养。在小学科学教学中，教师应秉持严谨性原则培养学生的科学思维。如，在教学中教师可以借助问题对学生加以引导，让学生通过实验假说以及探究实验等方式来解决问题。在此过程中能够锻炼学生比较、分类、判断、概括以及归纳等方面的思维能力，有助于学生思维能力的发展，同时促使学生形成严谨的学习态度。

二、STEM视域下小学科学教学存在的不足

（一）教学内容的广度不够

以往小学科学教学涉及的内容主要包括技术、生命科学、物质科学以及地球科学等内容，在STEM 视域下，小学科学教学除了以上内容之外还应包括数学、工程学以及科学技术等方面的内容。在实际教学中，教师通常都会按照新课标要求来确定教学内容，对数学、工程学等方面的知识则很少涉及，因而使得小学科学教学内容的广度不够。教师的教学多数都是围绕教材来开展，教材之外的内容则很少涉及，这也会限制教学内容的拓展。

（二）思维训练的深度不足

思维训练需要借助观念感知、问题分析、知识探究以及概念形成等环节来实现，但是教学中这些环节则容易被忽视，学生学习的知识多是借助死记硬背的方式，自身的思维得不到锻炼和培养，使得小学科学教学思维训练的深度不足。以“不同环境下植物的特征”这一内容的教学为例。在教学中，教师分别对干旱、湿润、温暖、寒冷环境下的植物进行举例，并让学生分析总结植物特征。在教师的引导下，学生可以总结出如“寒冷地区植物以针叶林为主”“干旱地区植物根系发达”等特征。这种教学方式虽然也能起到思维训练的作用，但是效果不显著，思维训练缺乏深度。很多植物特征可以通过实验的方式加以检验，如通过实验的方式检验植物根系的发展状况等。而未经过实验这一实践过程，单纯依靠学生的分析总结，则会使得思维训练显得缺乏深度。

三、STEM视域下小学科学教学策略

（一）合理规划教学内容

STEM 视域下，对小学科学教学内容提出了更高的要求，单纯依靠教材难以满足教学需求。因此，教师应在教材的基础上，加强对数学、工程学以及技术等方面内容的渗透，同时强化学科交叉教学。要注重拓展教学内容的广度，拓宽学生的视野，让学生在学习中接触到更多的知识和技能。

例如，为了帮助学生了解空气有质量这一知识点，在教学中，教师不仅要引导学生进行知识分析，还要引导学生借助实验的方式来验证空气是有质量的，最后再向学生提供关于伽利略第一个发现空气有质量的相关科学史资料供学生阅读。这种方式，既能拓展教学内容的广度，也在教学中向学生渗透了科学知识。

在拓展教学内容广度的同时，也要注重拓展教学内容的深度。拓展教学内容的深度，要结合学生的认知能力以及科学素养等，确保教学内容的深度符合学生当前的学习水平。教师可以通过在教学中渗透数学、技术以及工程学等方面内容的方式来拓展教学内容的深度，同时也实现了学科之间的交叉教学，有助于强化学生的知识综合应用能力。

以“设计小赛车”为例。教师首先可以为学生提供一个不具有动力的玩具小汽车，然后让学生思考什么可以作为小汽车的动力，思考动力源的制作方法，然后动手制作小赛车，最后开展赛车比赛，让学生测量赛车的行进距离和行驶速度等。这样的教学，可以使学生逐步加深思考，并融入了工程以及数学等方面的内容，同时学生也进行了实践操作。这样的教学设计符合STEM教育的要求，既能保证教学内容的深度，也能锻炼学生的综合能力。

（二）合理选择教学方法

教学方法的选择是教学效果的重要影响因素，合理选择教学方法至关重要。灌输法虽然能够保障教学效率，但是由于教学缺乏认知的过程，再加之经验的缺失，容易使学生出现不理解而不会应用等问题。因此，教学应更加注重过程性，不能一味追求结果。为此，可以借助情境教学法、任务驱动法以及启发教学法等教学方法开展教学，强化学生学习的自主性，让他们在过程中获取知识，锻炼科学思维，实现知识的自动生成。

例如，在讲解“生物与环境”相关知识时，为了帮助学生认识到在环境的刺激下植物会产生相应的反应，教师可以应用多媒体展示向日葵朝向太阳的视频，用于说明这一结论。这种方式结合实例进行教学，可以帮助学生加深理解，但是由于缺乏实践探索的过程，学生的理解也是浅层次的，并且印象不够深刻。同样的教学内容，如果教师向学生提供含羞草盆栽实物，然后让学生用手触摸，并观察含羞草的反应，学生会发现在外界环境的刺激下含羞草会产生收缩反应，认识到原本静止不动的植物也可以在环境的刺激下产生反应。这种知识的获取和理解不是来自教师的讲解或者灌输，而是来自学生的实践过程，是知识自然形成的基本形式。

又如，在帮助学生掌握显微镜操作技能的过程中，教师首先可以向学生展示水立方的图片，然后介绍水立方的设计是以细胞排列为基础的，接着提问“人们是怎样认识到细胞排列方式的？”再引出显微镜，并向学生讲解和演示显微镜的操作方法，最后让学生应用显微镜观察洋葱鳞片外皮细胞排列的方式。这样的教学综合了情境教学法、讲授法、演示法以及实践教学法等，多种方法的综合应用，能够借助教学内容培养学生的科学思维、科学精神以及动手实践能力等。

（三）完善评价体系

小学科学教学评价应以科学素养为核心，并制定完善的评价标准。STEM 教育强调实践与问题解决能力，因此评价应注重从这两个方面入手，同时新课标则强调知识与方法，因此评价体系中也应将知识与方法纳入进来，保证评价体系的完善性。针对不同内容的评价应采用不同的考查方式，如针对科学知识的考查，依然应以考试模式为主，针对科学思维方面的评价，则应更多地借助科学实验的方式进行考查，针对科学品质的评价则应借助社会实践等方式进行考查。完善的评价体系还应注重考查学生的学习态度，如学习的积极性，学习与实践中严谨、负责的科学精神等。要注重过程性评价，不能单纯地对结果进行评价，应重点关注学生在学习与实践过程中的表现；要及时向学生反馈评价结果，以便供学生参考，对自己的学习方式方法等及时进行改进；要强调评价主体的多元化，除了教师评价之外，还应组织学生进行自评以及互评，甚至还可以引入家长评价等。完善的评价体系能够更好地保障STEM 教育理念的落实，有助于提升小学科学教学的质量和效果。