林艺虹，郑子山，钟文婉

闽南师范大学化学与环境学院

龙溪师范学校附属小学

摘 要：为适应时代要求培养具有创新性复合型人才，本文基于STEM综合能力培养的理念探索小学课堂教学及课外科技活动开展创新性教学改革模式.把多学科知识技能、科学探究能力、质疑精神、人文社会知识、兴趣激发、团队合作、语言技能及自信心培养等融合到小学科学教学及科技实践活动中，并对各学科之间的有效协调进行探讨以组成为一个完整的有机教学整体.基于STEM综合能力培养模式开创小学科学创新性教学实践活动，应当充分融入以学生为中心的教学理念，把学生学习主动性充分调动起来以提高教学效果.

关键词：小学科学；STEM教育；创新性教学

在知识爆炸、科技日新月异高速发展、经济全球化的时代，学科交叉、知识融合及技术集成已成为社会发展的一个重大特征[1].不同学科之间相互交叉、融合、渗透而出现新兴学科，推动科学上的新理论、新发明的产生及新的工程技术的出现.学科间的交叉不仅发生在自然科学领域里而且发生在自然科学与人文社会科学之间，一些近代科学上的重大发现、国计民生中的重大社会问题的解决常常涉及到不同学科之间的交叉、渗透与融合.行业和学科的分工越来越细，而综合性却越来越强，社会发展多学科交叉融合，在各个方面都有一定能力、在某一个方面出类拔萃的复合型人才，越来越受到社会的青睐.

以培养创新性的复合人才的STEM教育正逐步在全球普及推广.国际上的STEM教育实践表现出五个特征：能力为本、整合为要、项目引领、继承创新、多方力量[2].STEM教育重视跨学科的整合，提倡生本课堂，鼓励学生参与活动、项目、问题解决的学习中，并且借助社会的资源，如科普馆、科技常馆、科学实验室及校外等场所进行教学，力求为学生提供真实的场景，旨在让学生建构完整的体系化的知识.通过学生的创造、构建、发现、合作并解决问题，培养学生解决实际问题的综合能力，培养多方面的综合型的人才.

1 关于STEM

STEM教育发展于美国，最早是由美国实用主义者提出的一种教育理念[3]，其实质是组合Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）和 Mathematics（数学）的英文首字母，关注的是科学素养、技术素养、工程素养、数学素养等[4]，教育核心宗旨是融合多种学科，在解决实际问题中运用跨学科的思维和知识.STEM教学模式不是把四门课进行简单的叠加植入教学实践活动中，而是体现综合能力培养的新型教学理念.有效融合包括自然科学、人文社会、情感心理等多学科知识及多能力培养，组成为完整的有机教学整体，在真实情境中以及实际问题中培养学生综合实践能力并在学习中获取知识及运用知识于实践中，最终培养学生的复合思维能力.

2 STEM与小学科学教学融合

STEM的开展应当体现学生的主体地位以及教师的主导地位，呈现出课堂是学生的并且利用真实的情境驱动学生学习，开发他们的兴趣及追求知识的欲望，鼓励学生勇于提出质疑，促进学生在学习活动不断发现自己的潜能并进行科学探究以解决实际问题.在进行课程设计及课外科技活动设计时需要尽可能多地融合各方面知识，同时结合趣味性从小培养孩子的科技探索兴趣，提高孩子们在整个学习过程中的参与度，让更多的孩子参与到学习过程中来，做到寓教于乐，让孩子们快乐学习，自信学习.在学习活动中，教师还要关注学生之间的合作，利用组内合作来发现学生的协调能力以及合作精神，利用组间合作来培养学生的分享精神以及听取别人的意见.在学习活动中，教师正确的指导对学生的自身道德素质的形成有着重要的作用，通过联系实际生活、解决实际问题，从社会的本质去考虑问题，培养学生有担当、负责任的社会意识和社会责任感.

2.1 多学科知识的融合

联合国教科文组织将身心健康发展的人概括为具有“学会生存、学会认知、学会生活、学会做事”等素养，这些素养又被称为世纪教育和新课程的“四大支柱”，是各国课程改革共同追求的目标[5].STEM教育将各个学科进行有效融合，组成为一个完整的有机教学整体.教师要在学生原有知识的基础上，激发学生的兴趣，引导学生独立思考，并利用所获得的新旧知识处理真实的问题以培养学生的创新思维能力，最终培养复合思维.以（教科版）五年级上《像火箭那样驱动小车》学习活动课为例介绍多学科知识的融合，首先，教师引导学生们理解反冲力、反冲运动等知识，而后再进行制作气球反冲车.在引导学生制作气球反冲车的过程中，教师以介绍早在八九百年以前的宋代所发明的一种“起花”爆竹相关历史知识作为导入，其原理就是利用反冲力的作用使得起花筒本身向上升起，而在介绍“起花”爆竹的过程中融合了历史人文的知识，正如任继愈在《爱祖国是学习的真正动力》写到“不论当什么家，有了必要的历史知识，有百益而无一害”，这一过程中，学生通过教师的引导可以清楚地了解到宋代年间“起花”爆竹的历史人文知识；在选择材料中介绍“变废为宝”，教师融入了环境保护以及人文情怀的知识，习总书记曾说“金山银山不如绿水青山”，对于环境的保护是社会永恒的主题，在这过程中，通过实践给学生灌输了保护环境及人文情怀的思想是必不可少的；而项目在制作和使用过程中涉及到的车轮尺寸、气球大小以及最终小车跑动距离的测量等则融合了数学知识及数学技能；项目的设计包括构造、功能及美观以及最终的整体组装融合了工程与技术领域的相关知识，“小事成就大事，细节成就完美”，对于数据的测量、项目的设计关系到整个气球反冲车制作的成功与否；而气球反冲车的构造及工作原理则融合了科学领域的有关知识，“耳闻不如一见，一见不如实践”，对于抽象原理知识的传授，学生难以理解，而实践的方式效果更佳；项目图纸设计的绘画、在气球以及小车上各种图案的涂画则融合了艺术领域的知识，克罗齐曾说“艺术与科学既不同而又互相关联；它们在审美的方面交会”；最后各小组进行汇报演示则可展示并培养学生语言的书写及口头表达等综合应用能力，同时可以结合计算机多媒体手段并把互联网+及美学融入到幻灯片的制作及播放过程中以培养学生应用现代电子技术手段的能力.在这个学习活动中充分体现了STEM+教育模式，不仅仅是简单地将各学科之间进行叠加，而是多学科知识及技能的有机融合.

2.2 融合科学探索能力培养

科学探索能力具体包括问题的发现及提出、根据经验形成假设、实验方案的制定、实施实验方案、分析实验结果、解释并验证假设、沟通交流及合作、反思实验过程及共同评价等.小学科学教学旨在培养学生的科学素养，并且致力于提高学生探究科学的能力.探究式学习恰恰有助于提高学生的探究科学的能力，因此探究式学习成为重要的学习方式.意大利科学家伽利略曾经说过 “一切推理都必须从观察与实验得来”，因此应当注意在科学探究能力的众要素中观察与实验是最基本也是最重要的要素.在开展STEM的教学过程中应当充分融入科学探索能力的培养，以“寻找有生命的物体”学习活动进行介绍，教师将这一活动转变为校园寻“宝藏”主题活动并引导学生走出教室到校园寻找“宝藏”.在活动过程中，教师交给学生一个任务去寻找校园中的“宝藏”为有生命物体，并鼓励学生用自己擅长的方式记录，带好工具（绳子、尺子、放大镜、记录表格、笔、网兜、铁锹、昆虫盒、镊子），并引导学生进行多角度观察、描述各种有生命的物体.之后，教师将学生集中回到教室，进行各小组汇报寻找到的“宝藏”，出示用文字、图画、列表等各种形式记录的发现.学生汇报完之后，教师引导学生提出一个问题“什么才是有生命的物体”，学生做出假设“会飞的、会吃的、会走的等生物就是有生命的物体”.斯大林：“科学所以叫作科学，正是因为它不承认偶像，不怕推翻过时的旧事物，很仔细地倾听实践和经验的呼声.”最终，教师引导小组与小组之间进行讨论，各小组发表不同的意见，教师顺势总结学生们的汇报并对实践的过程及结果做出评价.

在上述科学探索项目例子当中，“什么才是有生命的物体”作为问题被提出来，围绕着此问题学生要做出假设“会飞的、会吃的、会走的”，而为了验证此假设，学生要进行小组讨论并在教师的帮助下制定实验计划，而后走出教室到校园里去寻找“宝藏”即搜集证据以进行实验验证，最后对实验考察结果分析讨论并以书面及口头形式进行汇报，再由教师引导学生进行互评、总结.爱因斯坦：“探究真理比占有真理更为可贵”，整个项目活动过程充分体现了科学探究能力的培养.

2.3 融合团队合作精神的培养

谚语说道“团结就是力量”、“人心齐，泰山移”.在命运共同体的社会中，知识、技术日新月异，竞争时代优胜劣汰，社会需求日趋多样，想要解决各种盘根错节的问题仅仅依靠个体是很难完成的，就算采取高效率的措施也不一定能够完成.因此团队合作是至关重要的，必须要组织团队合作来分析各种盘根错节的问题，必须进行工作的协调，合作团队需具有创新意识及随机应变能力，借助合作团队的力量创造佳绩.可见，团队合作有着不可或缺的重要性.

小组团队合作的学习活动是STEM教育的一种重要形式，任何一个学习活动的完成都离不开小组的团队合作.STEM教育强调小组团队成员之间的协同、互助与合作.在学习活动过程中，仅仅依靠某个同学是不够的，需要同学、教师共同交流讨论来完成，而且学生之间的良好的人际关系是小组合作学习高效开展的重要保障.学生在学习活动中，不仅要注意组内合作，还要注意组间合作.小组团队成员数量因实验而异，避免人数太多分工不明确，太少不便于分工.以（苏教版）四年级上册“冷热与温度”的学习活动为例介绍团队合作精神，教师引导学生以分组合作学习的形式来探究热水温度变化的曲线，根据实验内容以四个人为一个小组，小组中A同学计时，B同学记录温度，C同学读数，D同学做汇报，其他小组做补充.让学生在实验探究过程中，教师启动“四动”的模式，即引导学生“动脑”思考，“动手”实践，“动眼”观察，“动口”研讨.歌德曾说“不管努力的目标是什么，不管他干什么，他单枪匹马总是没有力量的.合群永远是一切善良思想的人的最高需要.”通过小组合作学习探究式的教法以及“四动”模式，不仅培养小学生们的探究精神，也培养了小学生们团结合作的精神.若是小组团队成员没有协调好工作，则会使得部分主体没有参与到实验中来，甚至影响整个学习活动的有效性，使得整个学习活动只是形式、走过场，导致教学效果不佳，学生学不到知识.在STEM教育中主体的有效参与是必不可少的，离开了主体的有效参与对教师来说是徒劳无益的.

2.4 融合兴趣培养

爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师,它永远胜过责任感”[6].基于学生的年龄特征与认知规律，新的小学科学课程标准将小学科学六年的时间分成三个学段来学习.STEM教育强调把知识置于丰富多彩的生活情境中，结合趣味性强、挑战性大的问题，完成学习活动.让学生能够感知各个学科中一些比较直观、学生有兴趣参与学习的重要内容为载体，重在培养学生对科学的兴趣.可想而知，兴趣对学生的重要性及必要性.卢梭对于兴趣的见解为“问题不在于教他各种学问，而在于培养他爱好学问的兴趣，而且在这种兴趣充分增长起来的时候，教他以研究学问的方法”，因此教师在开展学习活动时要关注学生的兴趣、激发兴趣.以（苏教版）四年级上册“声音的传播”的学习活动为例介绍兴趣的培养，教师引导学生制作“土电话”并让学生们进行试验，将棉线拉直轻轻说话，电话的另一头可以听见声音而旁边的人听不见.在手动探究实验中，学生们充满了浓厚的兴趣，经久不息，纷纷想要试验，在这个学习活动中，教师不仅让学生们进行动手实践，更重要的是培养学生们对于科学学科的兴趣.

2.5 融合好奇心及质疑精神的培养

对事物的好奇心是很多科学技术发现以及人类发展超前性背后的一个重要的因素，好奇心对于人类来说是一个巨大的推动力，当孩子们充满了好奇心的思维，会促使他们通过寻找周围各个的事物的联系来解决日常的问题.怀疑批判精神是科学发展的动力与源泉，没有怀疑与批判就没有发展.怀疑批判精神不是对科学简单的否定，而是持有辩证的否定.爱因斯坦称道，“提出问题比解决问题更重要”、“谁要是不再有好奇心也不再有惊讶的感觉，谁就无异于行尸走肉，其眼睛是迷糊不清的”[7]，这两句话正是高度认可质疑精神及好奇心的重要性.传统的教学更多的是“满堂灌、填鸭子式、题海战术”等以教师为主体的教学方式，学生一味地接受而很少提出质疑的意见.这不仅违反了生本教育的理念，也与STEM教育模式相违背，将学生的好奇心扼杀在摇篮，更不用说对学生的质疑精神及创造性思维的培养.儿童的天性是对周围的事物感到好奇，教师在教学过程中应该顺应学生的天性，鼓励学生在课堂教学中提出质疑，引爆学生的好奇心，培养质疑精神.以（苏教版）五年级上册“研究透镜”的学习活动为例介绍好奇心及质疑精神的培养，让学生自由探究光的折射现象.教师拿出已准备好的实验材料，将筷子放在装满水的杯子中，在实验之前让学生进行猜想作为导入，学生一致认为水中的筷子是直的.为了验证猜想是否正确，教师演示了实验给学生看，学生们目瞪口呆，感到十分惊讶，部分学生质疑教师动了“手脚”.为了让学生更加信服，教师让学生代表上台重新演示实验，学生们个个求知若渴，好奇心高涨，教师在这个基础上揭开了真正的缘由.通过实验培养学生从小树立质疑科学的思想，要让学生从小明白“既要相信科学但又不能迷信科学，不能把科学当成一成不变的东西”的道理.教师要善于了解学生的心理，在学习活动中，巧设陷阱点燃了学生的好奇心，激发学生的质疑精神.因此，在STEM教育模式下，抓住学生的好奇心，培养学生的质疑精神显得十分重要.

2.6 融合情感培养

前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说：“情感如同肥沃的土地，知识的种子就播在这个土壤上.”正所谓千里之行，始于足下[8].STEM教育为学生提供真实的情境，让学生从社会的本质以及从他人的角度出发考虑问题，这个过程融合了情感的培养.STEM教育融合了科学、技术、工程、数学、艺术、人文历史、思想道德等学科，教师要引导学生从多角度认识并解决实际的问题.在学习活动中，教师要善于设计师生游戏、亲子活动以及学生之间的竞赛等多种形式的活动，这不仅有利于拉近师生之间、家长与孩子之间、学生与学生之间的情感，而且也有利于学生的健康成长树立良好的社会责任感和正确的道德观.以“组织学生开展一场取生存之水”的课外科技活动为例介绍情感的培养，在活动中让学生们处于野外无人烟地带并从一条浑浊的小河中提取干净的饮用水以解燃眉之急.在此课外科技活动中，教师将学生带到一条浑浊的小河旁边，为学生提供真实的情境，让学生用较快时间提取干净的饮用水，并提示学生从社会的本质、他人以及实际的生活出发考虑提取干净的饮用水.凯洛夫说道“感情有着极大的鼓舞力量，因此，它是一切道德行为的重要前提，谁要是没有强烈的志向，也就不能够热烈地把这个志向体现于事业中.”此活动不仅仅是要让学生明白水是生命之源，还要培养孩子创造性思维方法，激励学生学会生存，提高生存能力；引导学生学会与他人相处，促进学生之间的感情.教师通过此课外科技活动步步引导学生节约用水，注意卫生等社会意识，也有助于师生间的情感的培养.

2.7 融合社会能力的培养

明代王阳明的“知行合一”尽管属于哲学命题，更多被赋予了伦理道德的意义，但也蕴含着深刻的教育思想[9].何谓“知行合一”，即要求学校关心系统的理论知识的传授的同时也要重视思想道德教育，还需引导学生的行为举止，培养学生言行相符的品行.基于STEM的理念，教育越来越关注学生的社会能力的培养，不再提倡以记忆为主的应试教育而是从实际的生活出发，顺应时代的发展，融合不同的学科，让学生进行动手实践，最终以汇报、海报、演讲等形式呈现出来.这个教育过程看似简单，却融入了学生社会能力的培养.以“开展关于空调制冷、节流膨胀的原理”的课外科技活动为例介绍社会能力的培养，设计一套手压降温的科技玩教具，我们申请了实用新型专利，此简易手压降温装置科技玩教具可以作为中小学生课外科技活动及中小学有关科学课堂教学之用，能让学生更加感性、直观地了解到空调制冷及节流膨胀的工作原理.通过趣味性的游戏，引导学生亲自动手反复压缩空气，记录温度可以使学生更加感性、清楚地认识到空调制冷、理解节流膨胀的原理.海伍德“对于一个能力强劲的人来说，无事不能为”，学生要想在复合型的社会中立足，就必须发展自身的社会能力.学生通过此类的课外科技活动，把课堂知识与社会活动结合起来.教师也可以引导学生参与校园的园艺工作，利用学校空闲的土地让学生种植花草树木，由学生在课余时间参与浇花保护土地等工作；与志愿者组织合作，带领学生参与志愿者服务活动；与动物园合作，开展在动物园爱护动物；与家庭合作，引导学生利用所学的知识去处理生活中常见的问题，如饮水机去垢、洗手液及洗发露去污等问题.这些活动培养了学生的社会能力.

2.8 融合自信心培养

自信是成功的基石.爱迪生说过“自信是成功的第一秘诀”[10].在STEM教育中，各个学科的融合之下，开展充满创新性的学习活动，将有利于学生的自信心的培养.以“进行有关手动的科学实验探究过程”为例介绍自信心的培养，通过设计提出问题的教学环节以鼓励学生发言，并让学生围绕着所研究的课题项目畅所欲言，通过老师的步步引导使得学生有勇气发言并且建立自信心.教师扮演着指导性的角色指导学生制定实验计划、实施实验方案并以小组合作形式汇报实验过程，目的是促使学生发现和挖掘自身各种潜能以增强自信.科学探究实验不但有利于学生自信心的培养，而且还能挖掘学生方方面面的潜能.但丁：“能够使我飘浮于人生的泥沼中而不致陷污的，是我的信心.”如果出现实验失败，教师要及时帮助学生找出错误的地方并引导学生再次进行实验直至成功，让学生从失败的实验中积累经验、在成功的实验中找回自信.应当强调自信心的建立不是一蹴而就的，而是潜移默化的长期积累过程.

3 结束语

在多学科交叉融合的现代社会里，培养具有创新性的复合型人才以适应当今变革社会显得十分重要.基于STEM理念培养学生综合能力的教育模式越来越得到教育工作者及社会的认可.小学教育作为整个教育体系的基础，应当从小学阶段开始加强学生进行综合能力的培养、促进学生的全面发展.在科学课堂上，教师应尽可能多地融合多学科知识，为学生创设更多的真实情境，让学生理解各学科之间的联系；在学习活动中，教师要引导学生动手探究，并让学生自行设计整个实验流程，通过手动探究实验领会其中的韵味进而达到探究能力的培养；教师要善于培养学生的兴趣、好奇心以及求知欲，鼓励学生勇于提出自己的观点、学会质疑，激发学生的学习热情、树立学生的挑战精神；教师要培养学生的团队合作精神，促进师生之间、家长与孩子之间、学生与学生之间的情感建立；在整个教学及实践活动的过程中，教师应当给学生更多的鼓励和表扬，让学生从活动中享受到成功的喜悦，以培养学生自信心；把知识教学融合于社会之中，将所获得的知识应用于实际问题的解决，发展学生的社会使命感、使学生形成正确的道德观，培养学生的社会能力。

--end--

声明：本文章由网友投稿作为教育分享用途，如有侵权原作者可通过邮件及时和我们联系删除：freemanzk@qq.com