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浅析STEAM理念在初中科学实验教学中的应用

发表时间：2021/6/8 来源：《现代中小学教育》2021年5月下作者：陈建鸥

[导读] 科学实验教学的核心就是培养学生自主探究能力、实验操作能力及解决问题的能力。STEM教学理念与初中科学实验教学目标相符，既可以培养学生科学意识、问题意识、问题生成能力，还可以有效提升学生的科学实验学习与实践能力，为培养学生科学素养提供了良好的保障。

温州市永嘉县实验中学陈建鸥

【摘要】科学实验教学的核心就是培养学生自主探究能力、实验操作能力及解决问题的能力。STEM教学理念与初中科学实验教学目标相符，既可以培养学生科学意识、问题意识、问题生成能力，还可以有效提升学生的科学实验学习与实践能力，为培养学生科学素养提供了良好的保障。本文就STEAM理念在初中科学实验教学中的应用进行实践性探究。
【关键词】科学实验；STEAM教育理念；初中；教学应用
        初中科学是一门以科学知识、科学实验为基础的重要学科之一，而大部分的科学规律均是通过实验演绎而得出的。因此，科学实验课也成为培养学生科學思想、逻辑思维能力的重要载体。如何有效提高初中科学实验教学质量与效率也自然成为了科学教师所关注的焦点课题之一。本文就STEM理念在初中科学实验教学中的应用进行实践性探究。
        一、STEAM教育理念在我国初中科学教学中的应用现状
        目前，我国很多一线教师也曾尝试着将STEAM教育理念引入到教育教学之中，并从多维视角对其进行了理解与实践应用，如一些一线教师通过项目方式、任务方式等将STEAM教育理念引入到教学实践之中，并得到了良好的教学效果。但是，由于STEAM教育理念的科学课程设计、实践均缺乏统一的理论性指导，这也导致很多初中科学教师在应用STEAM进行教学时，也出现了一些问题，如课程设计不合理、教学实践缺乏有效性等。
        我国初中科学教材是结合学生对科学知识的需求及学习规律等编制的，因此，其在科学实验内容的编制上更加突出了科学实验的实践性、知识性、科研性。但是，很多科学教师在科学实验教学时，过多侧重理论知识的讲授，虽然个别科学教师也将STEAM教育理念融入到了科学实验教学之时，但因实验教学设计缺乏合理性，也未能有机地将其他学科知识内容加以整合，进而导致很多科学实验内容、教学内容均无法达到培养学生科学探究能力、实践创新能力的目的，最终出现教学质量低下的问题。
        二、STEAM教育理念在初中科学实验教学中的应用策略
        STEAM教育理念是将科学、技术、工程、数学等多学科内容加以有机地整合，以培养学生自主探究、合作以及既有知识综合应用能力。但是，由于初学生既有的学科知识、自主探究能力、分析研究能力有限，因此，教师在运用STEAM教育理念进行科学实验教学时，也要采用相应的教学策略、教学方法来提升“教”、“学”质量。
        1.合理设计STEAM教学流程。
        STEAM教育理念强调立足于各学科之间的整合视角来教学，其涉及的学科、知识内容相对较多，因此，教师必须合理设计STEM在科学实验教学中的流程，且在设计过程中，还要充分考虑如何通过各学科的整合来引起学生学习兴趣，并在解决项目或是解决实际问题过程中能够培养学生实现多学科知识之间的自主整合与实践应用，进而达到培养、提升学生科学实践能力、创新能力以及科学素养的目的[3]。
        STEAM教育理念下科学实验教学流程的设计是保障科学实验教学质量的基础。因此，教师在STEAM教育理念下进行科学实验教学时，必须合理设计相应的教学流程。

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笔者在浙教版科学八年级上册《模拟潜艇沉浮的实验》的制作实验教学时，则采用了以下流程来进行：
        流程一：情境整合（创设多学科应用情境，激发学生探究欲）：引用学生比较感兴趣的航空母舰、潜艇在水中的情境，引出问题，使学生能够自主思考、探究重物在水中“沉浮”的基本原理。
        流程二：基于问题或是项目学习（提出问题）：为什么数万吨重的航空母舰可以在海中安全航行呢？为什么数万吨重的潜水艇可以在水中自由起浮呢？它们是如何做到的呢？
        流程三：分组研究问题或是项目（开放式教学，开发学生探究潜能）：一是引导学生（或小组内自主探究）讨论航空母舰为什么能够在水中安全航行、潜水艇为什么可以在水中自由沉浮？二是设计、交流自己的“模拟潜艇沉浮的实验”设计方案。
        流程四：核心学科知识的构建（科学实验的目的和主要内容）：如何运用现有知识（多学科知识）、生活中现有材料去完成“潜艇自由沉浮”的实验。
        流程五：内容整合或实验方案整合（设计解决问题或实验的方案）：完成实验方案的设计以及材料（应用最少、最简单的材料）的收集；制作出可以自由沉浮的“潜艇”，并进行自主的相关实验。
        流程六：实验结果讨论与交流（知识交流、分享）：就相关实验结果或不足等进行交流、讨论、知识或实验技巧的分享。同时，还要就“潜艇沉浮”实验中的科学知识（浮力、重力、质量、密度等）、数学知识（浮力、重力等的计算）等的应用进行讨论与交流，以促进、提升学生多学科、多技能的应用意识与能力。
        流程七：是否实现科学实验教学目标，教师应及时进行教学总结、反思。?笔者在将STEAM教育理念应用于初中科学实验教学过程中，均采用上述教学流程来进行，同时，也会结合科学实验内容采用不同的教学模式、情境模式等，以突出科学实验的开放性、动态性、实践性以及综合性。
        2.明确STEAM实验教学目标。
        虽然，初中科学实验教学中涉及的知识面相对较广，但难度并不大，但教师在应用STEAM教学过程中也要明确实验教学目标，使学生能够在实验过程中明确自己实验的目的，进而才能真正提高实验方案设计的有效性与合理性。如在《模拟潜艇沉浮的实验》科学实验教学时，笔者首先进行了教学目标的确定。
        三、结语
        STEAM教育理念在初中科学实验教学中的应用，教师必须要结合学生各学科的既有的知识水平、知识理解能力以及实验操作能力来进行。同时，教师也要明确STEM教育理念下的教学流程、教学目标、教学内容，以来提高科学实验的实践性、知识性、科研性，使学生真正能将既有的多学科知识应用到科学实验之中，并在提高科学实验学习效率的同时，也能够不断提升自身的科学素养。
参考文献
[1]黄桦.基于STEM教育理念的科学教学[J].教学与管理，2018（7）.
[2]彭聪，王晶莹.美国STEM教育实施策略的研究[J].首都师范大学学报（自然科学版），2016（3）.