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浅谈stem教育在小学科学课堂中的应用

发表时间：2020/9/3 来源：《教学与研究》2020年8月上作者：许磊

[导读] STEM教育理念起源于20世纪80年代,STEM是科学( Science)、技术( Technology)、工程( Engineering)和数学( Mathematics)的简称,其核心理念就是强调多种学科的相互融合和联结，让学生通过多学科的综合学习从多方面、多角度认识世界，提高学生的创新能力和动手操作能力。

安徽省合肥市翠庭园小学    许磊

        STEM教育理念起源于20世纪80年代，STEM是科学( Science)、技术( Technology)、工程( Engineering)和数学( Mathematics)的简称,其核心理念就是强调多种学科的相互融合和联结，让学生通过多学科的综合学习从多方面、多角度认识世界，提高学生的创新能力和动手操作能力。
        2017年2月6日，教育部颁布了修订后的《小学科学课程标准》，新增了“技术与工程”领域。技术与工程教育的目的在于综合运用所学知识，解决生活中的技术与工程问题。而标准中的教学建议倡导跨学科学习方式,即STEM教育，强调要注重运用已学的科学知识解决问题;注重设计过程的展开和研讨;注重亲自动手实践和改进;注重在课堂教学中进行教学，而不是布置学生在课外完成相应任务。通过梳理小学科学现有教材，我们发现有许多涉及工程与技术领域的内容。由此，我们可以在学科教学过程中加入STEM教育的应用。下面以四年级简单电路课例来进行阐述：
        “电是可以在特定物质中流动，一种日常生活中不可缺少的能源。”这是《小学科学课程标准》中对于物质科学领域第6个主要概念：机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式。对于“电”学习内容的描述。的确，在今天的社会发展中，电与我们的生活息息相关，电是怎样产生的，是怎样来到我们的家里，是怎样让电器产品运转起来，家长们为什么不让孩子们去摸电？这一系列的问题都吸引着孩子。根据《小学科学课程标准》对于这一内容所提出的学习目标，针对3-4年级的学生学习特点和学情，我们引入STEM教育理念和PBL教学模式，引导学生科学认识电，安全使用电，拓展利用电。
       一、案例实施目标
       科学目标：认识电的产生和用途，探究与电相关的知识，学会安全使用电。
       技术目标：能够使用导电笔、发光二极管、导电胶带、电池、小电机、蜂鸣器、电磁铁装置等完成简单电路的搭建。
       工程（设计）目标：能够根据不同要求和用途，自主或合作设计各类简单电路图。
       艺术目标：设计的电路图外观简洁，正负极电路清晰，拓展制作具有美感。
       数学目标：能够根据用电器的所需电压，计算或适配出需要的电池个数。
       二、教学实施条件（准备）：
       1.能够上网的电脑若干台。
       2.搭建各类简单电路所需的导电笔、发光二极管、导电胶带、电池、小电机、蜂鸣器、开关控制器、电磁铁装置、碳纤维发热丝（能够实现发光、发热、发声、转动等用电现象）等器材。
        三、教学过程设计
        1．问题提出：
        （1）从身边用电器提出问题：这些器具为什么能够发光、发热、发声、能动？引导学生认识到电能源。
        （2）关于电能源，同学们都知道哪些知识？让学生自由表达。
        （3）关于电能源，你有什么问题吗？引导学生思考，提出自己的问题，老师汇总，找出典型问题4-6个。

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        例：电从哪儿来？电可以干什么？电器是怎样工作的？电是怎么来到我们身边的？是不是所有的电都是不安全的？自然界中哪些地方存在电？
       2．方案设计：
       （1）将4-6个问题分派给不同小组，由学生自主通过网络搜索，并在记录本中记录相关信息，小组交流后，汇总信息，全报汇报,教师适时点拨、讲评。
       （2）针对学生在汇报电能源可以干什么后，根据用电器发光、发热、发声、能动等工作原理分组探究。（根据学情，也可以引导学生综合应用这些工作原理，开展设计和实践。）
       （3）引导学生分小组自主设计研究方案。
       （以发光举例：）
        探究目标：利用现有材料搭建出一个能发光的电路。
        所需材料：导电笔、电池、开关控制器、多色发光二极管
        电路设计图：（略）
        设计说明：（略）
       （4）分小组展示汇报。（教师提醒学生注意电池电压与用电器电压适配问题，以及解决方案。）
        3．实践活动：
        （1）学生根据自己设计的电路图开展搭建活动。
        （2）教师适时对学生活动情况进行评价，引导学生注意搭建要美观、有创意。
        （3）对学生的搭建中出现的问题，引导学生通过集体的智慧来解决，超出知识范围的问题，建议学生通过网络寻找解决的办法。
        （4）小组搭建中要注意每位学生的分工，应让每位学生参与活动中。
        （5）若有与实际冲突的设计，建议学生及时调整设计图。
        （6）最终的成品应基本符合设计目标的要求。
        4．作品分享与评价：
        （1）学生分组展示作品，并就作品设计目标、修改、遇到的问题、如何解决问题进行说明。
        （2）教师对学生作品适时拓展，提出更高要求，引导学生对作品进行改进。
        （3）根据学生作品呈现情况，分别授予“最佳创意奖”、“最佳设计奖”、“最佳工艺奖”等。
        （4）引导学生基于生活场景在课后继续改进自己的设计和作品。
        总之STEM教育的基础是让学生获取各个学科的相关知识，本质则是让学生了解学科之间的联系。STEM教育的主要方式一般是通过项目或者问题驱动开展活动，让学生在动手操作的过程中，了解多种学科的知识。项目或者问题可以通过团队合作的方式，学生可以按照不同的分工搜集项目或者问题需要的各种信息和材料，最终通过大家的共同努力完成项目或者解决问题。STEM教育理念在我国小学科学课中的应用还在初步试验阶段，很多方式和方法都需要教师不断的揣摩，相信通过不断的努力和研究，定能增强学生对各科以及综合运用，全方位地培养学生的科学素养。