基于STEM理念的小学科学课程教学设计探析_张军.pdf

39课程教学 2023 年 1 月 第 1 期 总第 21 期 当前的小学科学课程教学中，教师的关注点往往集中于教材，很少组织综合性活动，没有形成探究式教学的环境和机制，不利于小学生科学综合素养的发展。新课改背景下，小学科学课程的教学思想和教学模式也需要调整和改进，以形成更理想的科学教育环境和氛围，促进学生综合素养的提高。将STEM理念融入小学科学课程教学设计，是教学改革的重要路径之一。一、在小学科学课程教学设计中引入 STEM 理念的必要性STEM将科学、技术、工程、数学融合在一起，实现优化整合，使学生的创新精神和实践能力都能够得到提高。这一理念近年来得到越来越多教育专家和教育工作者的认可，很多学科的教育教学都开始引入这一理念，以期培养更多符合社会发展需要的人才。在新形势下，作为小学科学教师，需要切实依照培育小学生科学核心素养的要求推动教育改革，将STEM理念融入小学科学课程，使小学科学教育的广度和深度得以拓展。在学科交融的情境中，学生可以更好地理解科学知识，并且将科学知识与其他学科的知识融会贯通，用于解决实际生活中基于 STEM 理念的小学科学课程教学设计探析张军（甘肃省定西市通渭县温泉路学校）【摘要】新课改背景下，科学教育日益受到重视，在小学阶段如何培养学生的科学素养，也成为义务教育中需要关注的一个重要问题。本文倡导将STEM理念融入小学科学课程教学设计，实现科学教育、技术教育、工程教育和数学教育的融合，更好地培养小学生的综合素养，提高教学质量。【关键词】STEM理念；小学科学课程；教学设计【中图分类号】G623.9 【文献标志码】A 【文章编号】20969937（2023）01003903的问题，实现综合素养及能力的发展和进步。二、基于 STEM 理念的小学科学课程教学设计策略基于STEM理念对小学科学课程进行教学设计，可以采取以下策略。（一）采用探究式学习模式探究式学习关注学生问题提出能力、问题调查能力、问题分析能力、问题解决能力、问题交流能力等的发展和进步。这种教学模式与STEM理念相吻合，可以很好地促进学生综合素养的发展，学生在学习中甚至可以进入科学家理解、探索自然世界时的状态1。一般情况下，探究式学习过程包含以下环节：提出问题、设计调查、解释和论证、解决问题、交流发现。在进行小学科学课程教学设计的时候，可以有意识地融入探究式学习模式，使学生成为自主观察、自主设计、自主思考、自主论证、自主归纳总结的行为主体，并且能够和同学交流分享，更好地促进学生科学知识的学习、科学技能的发展和科学素养的提高2。（二）采用项目教学法项目教学法倡导以项目的形式来开展学习。这种教学方法往往会将现实世界中的问题引入教学，40 G a n s u E d u c a t i o n R e s e a r c h在学习者深入探究、解决问题、做出决策并对方案进行优化的过程中，可以更好地架构起现实的学习环境3。采用项目教学法时，需要处理好内容元素、活动元素、情境元素和结果元素之间的关系，构建理想的项目情境，让学生在对应情境中可以迅速界定自己的角色，继而进行探究和探讨。在小学科学课程教学过程中，可以采用项目教学法，结合STEM理念，将多个学科的知识融入项目中，架构多学科的探究情境，促进小学生综合科学素养的发展4。（三）采用工程设计学习模式工程设计学习模式将解决问题的过程看作工程设计的过程，倡导技术与实践的不断融合。课堂上，往往既需要学习科学知识，又需要切实开展工程实践，这样学习深度才能够不断延伸5。工程设计学习模式关注真实工程问题的解决，可以与STEM理念有效地结合起来，将科学、技术、工程和数学知识融入工程设计，让学生的综合能力得到很好的锻炼6。在进行小学科学课程教学设计的时候，教师可以巧妙地引入工程设计学习模式，结合小学科学教育教学目标，合理界定科学问题和工程问题，让学生通过工程设计掌握知识、提高能力素质。设计工程问题时要保证其科学性，工程设计必须是一个解决方案。设计过程中要对各种不确定因素进行考量，对诸多标准和约束性条件进行思考，在此基础上选择更加理想的解决方案，最终发挥方案的效能7。在教学过程中，要让学生在可以交互的环境下进行设计，必要时教师还要提供帮助和指导，这样才能使工程设计学习模式产生应有的效能8。三、基于 STEM 理念的小学科学课程教学设计实例以小学科学课程中的“降落伞”一节为例，教师可以基于STEM理念进行教学设计，总课时设定为3个课时。教学目标是：让学生了解运动和力的相关知识，理解空气阻力和重力的概念，并且掌握对应的规律；在自主探究的过程中，学生能以极大的兴趣融入学习活动；在动手操作和小组合作的过程中，实现对学生团队合作能力的锻炼。课程教学分别在实验室和多媒体教室进行，具体教学流程如下。（一）第一课时第一课时的教学任务是让学生初步了解力、重力、阻力等基本概念，观察降落伞下落时的受力规律。教师要引导学生尝试自己制作降落伞，并观察降落伞下落的过程，了解降落伞下落过程中的受力情况，让学生意识到力是有方向的。具体的教学过程为：教师先分发对应的学习任务单，让学生设计一款降落伞，要求降落伞外观美观，可以从2米高空缓慢落下。在完成这一任务的时候，学生同时担负着设计人员、制作人员和评估人员的角色。用于制作降落伞的材料包括保鲜膜、细线和橡皮泥，学生需要在规定时间内完成制作，并且在完成后对自己的作品进行评价，思考制作失败或者成功的原因。学生制作完成后，可以要求学生阐述降落伞不同部分的功能，还可以以视频的方式呈现各个降落伞的下落过程，在播放视频的过程中，让学生注意观察下落过程中降落伞不同部位的状态。然后教师可以引入力的概念，提出问题：降落伞为什么会朝着地面下降？伞衣为什么会张开？在回答问题的过程中，教师对力的概念进行解释，并且分析降落伞降落过程中的受力情况，分析重力和阻力，让学生尝试用自己的方式展示降落伞所受的力。（二）第二课时第二课时的教学任务主要是：让学生测试自己制作的降落伞，思考之前的降落伞设计中存在的不足，并对降落伞进行改善。在此过程中，让学生了解降落伞的受力情况，深化学生对重力和阻力的理解。具体的教学过程为：让学生依照事先设定的评价标准对降落伞进行测试和评估，评估内容主要包括降落伞的外观是否美观、降落伞的缓降效果如 41课程教学 2023 年 1 月 第 1 期 总第 21 期 何等。可以结合实际情况，分别选择室内和室外的环境，对降落伞进行多次测试，看看不同环境下降落伞的下降情况是否会有所不同，并且让学生去猜想：影响降落伞下降速度的因素有哪些？探究活动中，可以将橡皮泥分成3份，通过改变降落伞挂载的橡皮泥数量来模拟不同的重力情况，进行对比分析。还可以使用电吹风来模拟不同大小的阻力。电吹风的不同档位风力不同，这样就可以控制风力大小，观察不同大小的风力下降落伞下降速度的变化。在此基础上，让学生完成对应的实验记录表。最后提出课后要求，要求学生以小组为单位制作PPT，对实验情况进行总结和报告，报告中要将降落伞制作完成情况、测试中遇到的问题、组员之间的交流互动情况、发现了什么规律、对自身的评价等内容纳入进去。（三）第三课时第三课时的教学任务是：让学生以小组为单位，分别用PPT展示自己的研究成果，然后组与组之间相互评价，并共同探讨重力和阻力之间的关系，思考哪些因素的变化会影响降落伞的降落情况。具体的教学过程为：先让各个小组分别汇报，给每个组员机会发言，然后让不同小组共同探讨。在此过程中，需要提出并解决相应的问题：其一，在重力增加的时候，降落伞的下降速度有什么样的改变？其二，在阻力增加的时候，降落伞的下降速度有什么样的改变？其三，让学生思考生活中哪些地方存在着重力和阻力，其中哪些是有害的、哪些是有益的。可以组织开展小型辩论赛，设定不同的观点方，让学生从生活中寻找不同的证据支持自己的观点，使学生的思考和探索能够进一步深入。最后的环节就是课堂总结，教师对整个教学过程中学生及学生小组的表现进行评价。对学生的评价要依照评价表上所列的项目逐一进行评估，主要包括语言组织情况、小组配合情况、PPT制作情况等方面。在以上教学实例中，每个课时的教学中学生的参与积极性都会比较高，能够积极交流、稳步推进。学习过程中不同小组既会相互帮助，也会相互竞争。通过这种方式，可以让学生学会如何清晰地描述，还能够形成自主问题解决机制，使学生成为科学知识的探究者，课堂的教学实效不断提升，学生的综合素养得到较好的发展。四、结语在小学科学教育改革过程中切实融入STEM理念，可以使科学教育内容、科学教育方式和科学教育机制不断融合，形成更加理想的科学教育环境。在这样的科学知识学习过程中，学生可以形成更加完整的科学知识体系，锻炼科学方面的技能，实现动手操作能力的发展。【参考文献】12345678何善亮.论中小学科学教育的内容选择与表达方式：兼谈科学教育需要什么样的大概念J.天津师范大学学报（基础教育版），2019，20（2）：61-67.易兴凤.STEM教育背景下小学科学教育的思考：以 空气的热胀冷缩为例J.科学咨询（教育科研），2019（8）：124.张祖兴.从中美科学课程的差异谈科技博物馆科学教育的对策与思路J.自然科学博物馆研究，2017，2（3）：13-22.姚建欣，郭玉英.小学科学教育：课程创新与实践挑战J.课程教材 教法，2017，37（9）：98-102.张屹，赵亚萍，何玲，等.基于STEM的跨学科教学设计与实践J.现代远程教育研究，2017（6）：75-84.张丹.新加坡中小学科学教育的经验与启示J.贵州师范学院学报，2017，33（8）：56-61.张玉，余海霞，赵昉文，等.STEM教育理念下幼儿园科学教育中存在的问题与对策J.中国现代教育装备，2021（2）：48-50.左成光，田泽森，王俊民.小学新科学课程标准之“变”及其应对J.基础教育课程，2019（1）：15-20.【作者简介】张军，甘肃省定西市通渭县温泉路学校一级教师，从事小学科学教学工作。