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STEM教育是美国在国际竞争力下降背景下推出的一项教育行动;STEM教育是把科学、技术、工程、数学四大学科融合起来,旨在培养学生的STEM素养;知识融合是其主要特征,创新素质是其核心素养。在近20年的STEM教育推行过程中,许多国家都参与到该项目的探索和实践中,海纳百川的中国毫不例外地将这一先进教育理念引进国门,许多中国教师积极尝试将其渗透到学科教育教学之中。在诸多学科之中,科学学科是实施STEM教育最为合适的载体,尤其是科学活动课程更有利于STEM教育活动的开展。现结合小学科学教学实际,谈谈STEM教育理念指引下的小学科学活动教学策略。
一、基于核心概念整合科学课程资源
古语有云:“兵马未到粮草先行”。课程资源是课程实施的载体,是教师开展课堂教学活动的粮草,若离开课程资源的支持,再优秀的教师也将无法开展好课堂教学。因此,建构科学活动课程资源是科学教师的先期任务。
STEM教育理念指引下的小学科学活动课程既要突出科学学科的性质,又要彰显STEM教育的特色,在培养学生科学素养的同时,兼顾STEM素养的发展。科学是启蒙学生科学素养的课程,为有效培养学生的科学素养,我们在建构科学活动课程资源时要以科学核心概念为基点,围绕核心概念去整合编排课程资源,从中生发出相应的STEM教育活动主题,以确保科学教学不偏离科学核心素养培养的目标。基于STEM教育理念的小学科学活动课程以科学核心概念为统领,以学生自主探究为核心,相机融入工程、技术、数学等元素,将科学核心素养培养渗透在科学实践活动个环节,以达到知识的获取、技术方法的运用、工程实践的有机统一。例如,在教学了《形状与结构》单元后,我结合家乡多水多橋的特点,挖掘生活中的资源,将本单元的各知识点进行有机整合,开发了“多姿多彩的桥”科学活动,丰富了科学活动教学资源。我引导学生欣赏家乡千姿百态的桥,感受桥的造型美,让学生设计绘画小桥,借助卡纸、塑料、木板等材料制作小桥,组织学生对小桥进行承受力试验。该活动设计基于“力”这一核心概念,把不同形状的抗弯曲力、承压力、稳定性等科学概念糅合到一起,指向形状结构里的科学道理探究,整个活动使学生手脑联动,利用多学科知识去解决具体的现实问题。
二、基于学生视域设计科学活动方式
随着新课程改革的深入推进,教育理念也在更新迭代,教师们纷纷从传统的“师本教学”转向“生本教学”。本着“一切为了学生”的原则,教师处处为学生着想,无论是教学设计还是课堂教学活动的开展,都基于学生的立场,以有效的学为前提,教学中考虑学生的实际需要,引导学生开展自主性探究。
实践性是科学活动课程的显著特点,也是STEM教育的重要标志。设计富有浓厚实践色彩的探究活动,是STEM教育理念辉映下的科学活动设计的基本要求,是让科学活动成为科学素养与STEM素养孕育的土壤。STEM教育理念引领下的科学活动方式,有别于一般的科学实验教学,不仅实践操作性强,而且具有综合化性质,将多学科知识融合到一个探究主题之中,赋予科学活动以STEM的元素,凸显了科学活动的实践性与综合性。
不同年龄阶段的学生在知识水平、思维能力、动手能力等方面存在不同的差异。因此,我们在设计科学探究活动时,不能千篇一律,要兼顾到他们的学习特点和认知特征,要基于学生视域去设计科学活动方式。活动的难度、方式等要适应不同学段学生的特点,我们要认真研读和把握不同学段的科学课程标准,尤其是对工程、技术和数学的要求,不能任意拔高要求,要基于学生的最近发展区,根据学生的年龄特征、思维水平、知识经验等方面去设计活动方式。例如,高段的学生已经具备一定的科学知识基础和动手操作能力,我们可以设计一些难度适中、偏向理性的科学活动方式,在激趣的同时更关注启思探秘。低段学生注意力、自控力、操作力等都比较薄弱,我们设计的科学活动方式要活泼新颖、简单易做,以游戏类的科学活动为主。如在教学《我们都是科学家》时,我先组织学生玩纸鹦鹉和不倒翁,在玩耍中激发学习兴趣后,引导他们猜想物体不倒的原因,探究其中的奥秘,接着,我让学生动手制作纸鹦鹉和不倒翁,在亲手制作中验证科学原理。纸鹦鹉和不倒翁的原理和制作都比较简单,游戏类的活动方式适合低段学生开展。总之,我们要根据不同学段学生的特征去分层设置科学活动方式,使所设计的科学活动既具有较强的操作性,又符合相应学段的学生学习定位。
三、基于项目学习推进创意科学探究
阿西莫夫说过:“创新是科学房屋的生命力。”创新是学生发展核心素养中的重要构成要素, STEM教育理念观照下的小学科学活动教学不仅要突出实践性,更要彰显创新性,实践活动与创新活动是科学活动课程的两驾马车。
项目学习是一种新型的探究式学习,是指学生接触各个学科领域,利用不同学科之间的联系和相互支持,以实现特定目标的多项相关任务的学习掌握。我在科学活动教学中,基于项目式学习推进创意科学探究,基于项目的学习是由某个科学问题引发学生的探究活动,学生针对作品制作展开科学猜想、创意设计、实践制作、展示交流,整个活动过程中学生综合运用多种学科知识来理解、分析、操作,开展创造性活动。例如,在《探索宇宙》单元教学结束之后,我设计了“星际移民计划”项目化研究,让学生充当星际移民项目总工程师,探寻适合人类居住的星球环境,设计制作太空屋,整个教学过程以学生为中心,以小组合作为方式,学生在自主活动中运用数学、工程等方面的知识,创造性地解决问题,他们创新思路,创意设计,精心绘制图稿,融入现代科技元素,制作出新颖独特的星球模型。项目学习活动为学生提供了实践的机会,搭建了创新活动的舞台,较好地培养了学生的创新意识与创新能力。
不是任何科学活动都可以作为STEM教育的素材,让我们在科学活动教学中精心构思,精选活动内容,精设活动方式,让科学活动教学绽放STEM教育的光芒。
【作者单位:张家港市南丰小学
一、基于核心概念整合科学课程资源
古语有云:“兵马未到粮草先行”。课程资源是课程实施的载体,是教师开展课堂教学活动的粮草,若离开课程资源的支持,再优秀的教师也将无法开展好课堂教学。因此,建构科学活动课程资源是科学教师的先期任务。
STEM教育理念指引下的小学科学活动课程既要突出科学学科的性质,又要彰显STEM教育的特色,在培养学生科学素养的同时,兼顾STEM素养的发展。科学是启蒙学生科学素养的课程,为有效培养学生的科学素养,我们在建构科学活动课程资源时要以科学核心概念为基点,围绕核心概念去整合编排课程资源,从中生发出相应的STEM教育活动主题,以确保科学教学不偏离科学核心素养培养的目标。基于STEM教育理念的小学科学活动课程以科学核心概念为统领,以学生自主探究为核心,相机融入工程、技术、数学等元素,将科学核心素养培养渗透在科学实践活动个环节,以达到知识的获取、技术方法的运用、工程实践的有机统一。例如,在教学了《形状与结构》单元后,我结合家乡多水多橋的特点,挖掘生活中的资源,将本单元的各知识点进行有机整合,开发了“多姿多彩的桥”科学活动,丰富了科学活动教学资源。我引导学生欣赏家乡千姿百态的桥,感受桥的造型美,让学生设计绘画小桥,借助卡纸、塑料、木板等材料制作小桥,组织学生对小桥进行承受力试验。该活动设计基于“力”这一核心概念,把不同形状的抗弯曲力、承压力、稳定性等科学概念糅合到一起,指向形状结构里的科学道理探究,整个活动使学生手脑联动,利用多学科知识去解决具体的现实问题。
二、基于学生视域设计科学活动方式
随着新课程改革的深入推进,教育理念也在更新迭代,教师们纷纷从传统的“师本教学”转向“生本教学”。本着“一切为了学生”的原则,教师处处为学生着想,无论是教学设计还是课堂教学活动的开展,都基于学生的立场,以有效的学为前提,教学中考虑学生的实际需要,引导学生开展自主性探究。
实践性是科学活动课程的显著特点,也是STEM教育的重要标志。设计富有浓厚实践色彩的探究活动,是STEM教育理念辉映下的科学活动设计的基本要求,是让科学活动成为科学素养与STEM素养孕育的土壤。STEM教育理念引领下的科学活动方式,有别于一般的科学实验教学,不仅实践操作性强,而且具有综合化性质,将多学科知识融合到一个探究主题之中,赋予科学活动以STEM的元素,凸显了科学活动的实践性与综合性。
不同年龄阶段的学生在知识水平、思维能力、动手能力等方面存在不同的差异。因此,我们在设计科学探究活动时,不能千篇一律,要兼顾到他们的学习特点和认知特征,要基于学生视域去设计科学活动方式。活动的难度、方式等要适应不同学段学生的特点,我们要认真研读和把握不同学段的科学课程标准,尤其是对工程、技术和数学的要求,不能任意拔高要求,要基于学生的最近发展区,根据学生的年龄特征、思维水平、知识经验等方面去设计活动方式。例如,高段的学生已经具备一定的科学知识基础和动手操作能力,我们可以设计一些难度适中、偏向理性的科学活动方式,在激趣的同时更关注启思探秘。低段学生注意力、自控力、操作力等都比较薄弱,我们设计的科学活动方式要活泼新颖、简单易做,以游戏类的科学活动为主。如在教学《我们都是科学家》时,我先组织学生玩纸鹦鹉和不倒翁,在玩耍中激发学习兴趣后,引导他们猜想物体不倒的原因,探究其中的奥秘,接着,我让学生动手制作纸鹦鹉和不倒翁,在亲手制作中验证科学原理。纸鹦鹉和不倒翁的原理和制作都比较简单,游戏类的活动方式适合低段学生开展。总之,我们要根据不同学段学生的特征去分层设置科学活动方式,使所设计的科学活动既具有较强的操作性,又符合相应学段的学生学习定位。
三、基于项目学习推进创意科学探究
阿西莫夫说过:“创新是科学房屋的生命力。”创新是学生发展核心素养中的重要构成要素, STEM教育理念观照下的小学科学活动教学不仅要突出实践性,更要彰显创新性,实践活动与创新活动是科学活动课程的两驾马车。
项目学习是一种新型的探究式学习,是指学生接触各个学科领域,利用不同学科之间的联系和相互支持,以实现特定目标的多项相关任务的学习掌握。我在科学活动教学中,基于项目式学习推进创意科学探究,基于项目的学习是由某个科学问题引发学生的探究活动,学生针对作品制作展开科学猜想、创意设计、实践制作、展示交流,整个活动过程中学生综合运用多种学科知识来理解、分析、操作,开展创造性活动。例如,在《探索宇宙》单元教学结束之后,我设计了“星际移民计划”项目化研究,让学生充当星际移民项目总工程师,探寻适合人类居住的星球环境,设计制作太空屋,整个教学过程以学生为中心,以小组合作为方式,学生在自主活动中运用数学、工程等方面的知识,创造性地解决问题,他们创新思路,创意设计,精心绘制图稿,融入现代科技元素,制作出新颖独特的星球模型。项目学习活动为学生提供了实践的机会,搭建了创新活动的舞台,较好地培养了学生的创新意识与创新能力。
不是任何科学活动都可以作为STEM教育的素材,让我们在科学活动教学中精心构思,精选活动内容,精设活动方式,让科学活动教学绽放STEM教育的光芒。
【作者单位:张家港市南丰小学