基于STEM理念的小学科学课程研究与设计
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摘 要：将STEM教育理念融入到科学课程教学设计中，提升学生跨学科思维、复合思维以及创造性思维能力，提高学生解决问题和分析问题的能力，促进课程的整合化趋势，促进科学教育与现实生活的联系。本文以小学科学课《探秘太阳系》作为实践案例，将STEM教育理念融入课程教学设计中，研究新型科学课。
关键词：STEM; 小学科学; 课程研究与设计
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2020）2-052-002
STEM教育源自美国，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科的简称。因其注重让学生解决真实情境中的问题来促进综合能力的提高，被教育界公认为最能适应时代发展要求的人才培养理念。2010年左右，STEM教育理念传入我国，并逐步被大力提倡。
1.提倡STEM教育的理论依据
1.1传统科学课的弊端
当前我国课程种类众多，各学科之间彼此孤立。传统的自然课就是明显的分科课程，这种分科教学让学生的知识碎片化，没有内在联系，造成学生的认知结构支离破碎，不能适应时代对复合型人才的需求。当前科学课有所整合，还远远不够。此外科学课教学内容与日常生活相脱离，主要以抽象问题和探究实验为主，导致学生知道理论，却不能指导自己的实际生活。苏教版小学科学教材主编郝京华教授明确指出书中的探究是带双引号的，对学生能力的培养是打折扣的。
1.2新时代对创新型人才的需求
当前，智能化、信息化时代，不仅改变了人类的生产、生活方式，也带来了思维、学习方式的重大变革。为了适应社会发展，更新教育理念、培养满足新时代发展需求的创新创业人才已成为教育改革发展的必然要求和现实选择。2017年9月，中共中央办公厅和国务院办公厅联合印发了《关于深化教育体制机制改革的意见》，提出在培养学生基础知识和基本技能的过程中，要强化学生关键能力培养;要培养创新能力，养成创新人格，鼓励学生勇于探索、大胆尝试、创新创造。这与STEM理念旨在培养具有核心素养的综合性人才不谋而合。
1.3STEM教育的特点和价值取向
为了让知识和真实世界发生联系，为了提高学生运用、转化、迁移知识的能力，STEM教育将这些学科有机地融合为一个整体，将所学到的各学科知识、机械的学习过程转变成一个探究事物之间相互的、不同联系的过程，从而解决生活的实际问题。STEM教育的重点不是要鼓励人们尽可能多地获取学科知识，而是要掌握各学科素养，并内化为自身的创新能力。
2.STEM教育理念下的《探秘太阳系》
2.1.STEM模式下的教学分析
2.1.1学情分析。本课根据苏教版小学科学六年级上册第四单元第二课的《太阳系大家族》改编。六年级的学生对宇宙充满了好奇，并且学生在课外阅读及科普影片中对太阳系的知识有一定的了解，因此本课具备良好的情感基础和知识基础。同时六年级学生在数学课上学习了比例的概念，将其应用到设计太阳系模型中，不仅要求学生会计算，还要根据教师提供的材料，选择合适的比例，设计制作方案。因此，本课在做了一些调整后，适合采用STEM模式教学。
2.1.2教学目标分析。基于STEM理念，本课教学目标做了调整，从科学（S）、技术（T）、工程（E）、数学（M）四个方面分别设定目标。科学（S）方面需了解组成太阳系的主要天体。知道太阳系中的八大行星，以及它们的排列顺序。技术（T）方面能够选用适当的材料，制作出太阳系模型。工程（E）角度会设计制作太阳系模型的方案。数学（M）角度能按一定比例对数据进行处理。
2.1.3教学设计分析。图片导入，激发兴趣。通过大家都很熟悉的微信登陆界面的图片导入，谈话：这张图片大家熟悉吗？学生说一说对图片的了解。教师介绍这张地球照片的来历：其实啊，它是一张真实的照片。是阿波罗17号飞船上的宇航员在4万5千公里外拍摄的地球照片。
【设计意图：学生虽然熟悉图片，但对它的来源及背后故事很少知道，借此充分调动学生的兴趣，激发学生的好奇心。】
观看微视频《太阳系》。为了让学生更快、更有效地了解太阳系这个大家族，请学生带着问题学习微课。（1）什么是恒星？代表天体是谁？什么是行星？代表天体是谁？什么是卫星？代表天体是谁？（2）八大行星分别是谁？你能按照距离太阳由近到远的顺序来说吗？（3）太阳系包括哪几类天体？
【设计意图：任何的课程学习都离不开学科知识的支持，区别于传统的科学课，在此让学生通过微课，高效地了解太阳系相关知识，为接下来的设计与制作铺垫，学以致用。】
设计与制作太阳系模型。在对太阳系有了初步的了解之后，引导学生认识到建立模型可以更直观、形象地认识太阳系。同时提出问题：我们能按照1：1的比例做出太阳系模型吗？
让学生认识到在建造模型的时候，选择合适的比例很重要。每个小组根据学案上表格里的数据信息和提供的选用材料，先进行制作方案的研讨。小组汇报时，其余小组提出问题或建议。确定最终方案，并据此完成太阳系模型的制作。
【设计意图：设计与制作是STEM教育的核心环节，区别于传统的劳技课，新型科学课将工程设计作为解决问题的手段，并将设计物化。这也是一个不断迭代的过程。】
展示评价。展示小组作品可以鍛炼学生的表达能力，展示与评价也是实施STEM课程中重要的环节，对STEM活动的学习过程及结果进行评估，可以更好地促进学生的自我认知和学习。通过各组模型的展示，我们直观地认识到八大行星在太阳系的空间分布不是均匀的;八大行星的大小差异很大。
课外拓展。介绍世界最大射电望远镜，增强学生的荣誉感、自豪感，体会到国家科技的发达，并能意识到观测技术对宇宙的探索起到至关重要的作用。传统科学教育具有浓厚的“科学主义色彩”，把科学教育的目标局限在单纯地培养科学专家和技术专家上，忽视了对其人文精神的培养。这一设计体现了科学教育与人文教育的整合。
3.总结
STEM教育作为一种新型的教育理念，必然会促进教育体系的改革与发展。但是目前分科教育依然是主流，各学科、各部门联动机制不健全，全面推广STEM教育有一定的困难。作为一线科学教师，在当前形势下，要尽可能地借助课堂开展基于STEM理念的新型科学课，培养学生的综合能力，进而引导学生走向创造之路。
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