小学科学教学中STEM活动的推进策略

【摘 要】STEM活动有助于学生科学素养的提升，有助于融合课内外活动，有助于提高教师教学水平。尝试从解读小学科学教材入手，梳理STEM活动目录；把STEM活动渗透到各种项目中，丰富活动内容；利用多方资源，筹备STEM活动素材；落实分步规程，指引STEM活动方法。在小学科学教学中开发stem活动，帮助学生实现深层次的学习，并提高教师的教学水平。

【关键词】小学科学 STEM活动 科学探究

STEM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）。以“解决问题、逻辑思考、批判性思考和创造力”为核心的科技理工素养，将成为儿童跟上时展的必备能力。STEM所有元素在小学科学课程标准的理念中均有体现，在科学、技术、工程、数学相互支撑、相互补充、相互碰撞中，实现深层次的学习，促进儿童各方面发展。

STEM教育是一种综合教育，需要科学教师把该活动的四项基本因素有序组合在一起，在原有探究活动的基础上，加入STEM相关元素，使学生明确活动目标，掌握活动方法，形成相关能力，最终推进STEM活动顺利开展。

一、解读科学教材，梳理活动目录

教材是学生开展各种STEM活动的依据，通过对教材的整理和分析，依据学生身心发展特点，整合相关活动，梳理出STEM活动的基本目录。

（一）基于课程标准，明确STEM活动之“面”

课程标准是教学的指导性文件，课程标准指示了STEM活动的根本方向。STEM活动的确定必须符合学生发展特点，围绕学生发展展开。儿童正处于认知发展的具体运算阶段，并正在向抽象运算转变，在守恒、分类、排序和处理空间概念方面有了显著提高，思考问题的抽象性和整体性都得到了显著提高。根据课程标准的要求，遵循学生发展规律，制定STEM活动的主体部分。

（二）基于单元设置，梳理STEM活动之“线”

小学科学的单元设置主要围绕生命世界、宇宙世界、物质世界三个方面展开。动植物单元比较适合观察和记录，运动和力则需要利用数据分析，进而得出结论。根据单元设置和探究内容标准，进一步确定STEM活动。猜测和结论互相呼，记录和数据分析双管齐下，会让 STEM活动的方向性更强，更为细化和系统。

（三）基于教材编排，落实STEM活动之“点”

教材是教师进行教学的具体依据，也是学生获得系统知识、发展智力的重要工具，教材中的相关知识前后呼应，互为铺垫。根据教材内容和课堂实践，积累STEM活动的典型课例，是STEM活动研究行之有效的方法。在教材编排和典型课例的共同影响下，STEM活动可以落实到点，具有更强的可操作性。通过典型课例的实践和总结，提炼出针对具体活动的STEM活动。

二、渗透各色项目，丰富活动内容

（一）完善：STEM环节的实践过程

对教学点进行整理和分析，形成一系列可供研究的STEM活动。如将三年级下册《温度和温度计》与五年级下册《液体的热胀冷缩》进行整合。三年级学生通过对温度计的观察，对温度计的结构和原理有了初步了解，能用温度计来测量各种物体的温度。五年级学生对各种物体热胀冷缩的原理有了更深一步的了解，并且进一步了解温度计的原理。在此基础上，设计STEM活动，让学生尝试做一个温度计。做一个温度计既要对温度计的结构有所了解，又要理解其工作原理，迁移教材设计的STEM活动，在温习旧知识的同时学习新知识。

（二）寻找：STEM内涵的课程资源

从必修课程、选修课程入手，丰富STEM活动内容。对小学各个课程的教材进行梳理，寻找符合STEM活动的教学内容。等量替换概念在小学数学中反复出现，如人教版小学数学第七册中就有所涉及，在小学科学教科版教材六年级上册《杠杆尺》中也有所体现。通过对其他课程教材的分析，使STEM活动的内容更为丰富，开拓学生视野，提升活动效率。找出数学和科学之间的联系，把数学和科学融合在一起，衍生STEM活动。使得STEM活动能很容易地被学生接受，开展的效果也更好。

（三）演变：STEM特质的校园活动

把STEM活动与校园常规活动结合起来，把纯粹的玩乐转变为科学探究活动，在提升效率的同时，也减轻教师的负担，使STEM活动可持续发展。教师在教学教科版小学科学《制作我们的小赛车》一课时就可以与科技比赛活动紧密结合在一起。科技比赛讲究低碳环保，让学生利用废弃物品做成赛车，然后利用自制赛车进行比赛，通过考核车辆的设计、行驶、结构等进行评比。STEM活动和小队活动结合在一起，可以把纯粹的玩乐转变为科学探究活动，丰富活动的内涵，提升活动的趣味。

三、利用多方资源，筹备活动素材

（一）规划步骤，素材收集未雨绸缪

在活动开展前，对活动进行整体规划，整合STEM活动，使活动变得更为精致，对素材进行合理简化。根据学生和教师的实验操作能力，选择不同的体验方式，促使素材更有针对性，使活动进程更顺畅、更到位。依据STEM活动的特点，合并探究环节，使活动程序变得更为精致，提高活动效率。素材规划更为精致化，容易提升材料的使用效率。

（二）简化环节，素材改进精练简约

针对学生的认知特点，突出其主体部分，弱化环节，保证活动顺利进行，简化步骤减少材料，把学生的精力集中在重点环节中，素材筹备也更有针对性，确保活动的效果。在科学STEM活动中，需要对教学材料进行诊断，根据不同的教学主题和教学材料，选择不同的展开方式，使得进程更顺畅、更到位。基于学生的基本情况以及实验结果，对STEM活动的素材进行诊断分析，寻找适合学生活动的最佳教学方式。

（三）明确职责，素材筹备家校合力

在课堂中，通过师生讨论确定活动主题和目标，制订相关计划，家长负责提供相应的材料保障，同时督促学生及时完成相应的探究和记录，并给予一定的指导。教师把优秀的STEM活动的作品先呈现给学生，让学生对STEM活动有一个完整的认识。STEM活动耗时较长，需要学生在家完成，家长的有效介入可以帮助学生更好地完成相关活动。把STEM活动与学生课余活动有效结合在一起，在提高学生的积极性的同时，也丰富学生的课余生活。

四、落实分步规程，指引活动方法

对STEM活动进行合理指导和追踪，给予学生展示成果的机会，并进行评价，确保真实参与，有所收获，有所发展。

（一）合理分工，明晰成员职责

团队成员分工不合理，则不能形成合力，会阻碍活动的开展。STEM活动的项目分工由学生自行完成，教师根据活动性质，规定团队人数，如设计保温杯、热水器、桥梁等，学生要用几个小时完成的项目，团队人数可以略微多一些。而时间跨度比较长，需要长时间进行观察的项目，如测量动植物的生长规律，测量天气变化的规律等，则团队人数应该少一些，可以要求独立完成。

（二）关注进程，推进活动展开

布置相应的任务后，教师不能“坐享其成”，需要及时跟进。STEM活动是一个完整且由多个环节组成的过程，从对自然事物的观察和思考开始，提出问}、形成猜测和假设，到设计操作相应地取得证明依据的数据，然后进行分析、总结、评价、交流，最后形成和表达成果。

1.精选问题

第一层次提出一个问题，只需进行提问，发挥其想象力。第二层次知道哪些问题可以研究，哪些问题很难展开研究。把问题进行罗列，讨论问题的可行性。第三层次提出有价值的问题，好问题可以研究并且有价值。

2.重视猜测

对结果的猜测和验证，是理性思维提升的重要手段。敢猜是猜测意识的第一步。猜想和问题有一定的联系，需要明确怎样的结果可以验证猜想，怎样的结果猜想。对猜想进行分析和讨论，形成合理的假设。

3.完善计划

让学生制订翔实、可执行的计划，可以促进其对STEM活动有全面的思考和规划。通过互相讨论，在肯定优点的同时提出改进建议，帮助学生完善活动计划，并让学生尝试通过计划来规划下一步的活动内容。

4.强调验证

无论结果如何，验证在STEM活动中非常重要，验证是对探究的反馈过程。经历失败后的反思，体验学习的各种情绪，形成尊重事实、善于质疑的科学态度。在反思中寻找问题、发现问题，真正体现出科学精神。

（三）展示成果，全面呈现效果

无论学生获得怎样的成果，教师都需要提供各种契机，让学生进行展示，并保存其研究成果。展示的模式可以多样化，可以通过一场比赛，集中展示。也可以举办一次会，个别展示优秀作品。

1.图表呈现

表格是学生记录的工具，也是体验的工具。在STEM活动中，利用表格对实验结果进行呈现，效果更佳。在STEM活动中，对原有表格进行修改，对全班的实验情况做全面了解，选择有针对性的数据进行呈现。

2.导图呈现

思维导图使用不同的颜色、线条、符号、词汇和图像进行描绘，以一个关键词为中心，遵循简单、基本的规则，向外发散开来，呈树状、网状或放射状。将各种思维结构以各种直观、形象和清晰的结构图示表现出来。

3.作品展示

STEM活动通过作品进行展示最为直接，视觉冲击的效果也很好。学生经历STEM活动过程，最终把研究过程以作品的形式展示出来，对知识进行系统整理，对STEM活动进行整体展示。让学生感受成功，增强学生的学习兴趣。

（四）完善评价，多元正面激励

呈现结果后，对结果的评价非常重要。对STEM活动进行评价需要注意两个方面：第一是多元，不仅评价活动的结果，对于活动的选题、过程、呈现等各个环节都要进行评价。其次是激励，抓住学生的优点或突破点进行评价。

STEM教育是面向世界、面向未来的教育，从这个意义上说，在小学科学课堂中尝试开展各种STEM活动非常重要。在STEM活动的推进过程中发现问题，并分析其产生的原因，通过各种手段改进教学，促进STEM活动顺利展开，在活动中发展学生的能力，最终达成发展学生科学素养的最终目标。通过近一年的尝试和研究，采取各种相关策略推进小学科学课程中的STEM活动，取得很好的成效。

参考文献：

[1] 刘爱宏.借助“群体创新空间”，引STEM教育入中小学科技社团建设[J].中国信息技术教育，2015（5）.

[2] 钟柏昌&张丽芳.美国STEM教育变革中“变革方程”的作用及其启示[J].中国电化教育，2014（4）.

[3] Laura E.Berk. Child Development[M].吴颖，等译.南京：江苏教育出版社，2002（12）.

（浙江省杭州市周浦小学 310024）