STEM教育理念下小学科学项目教学活动设计与实践

【摘要】  STEM教育理念是科学、技术、工程、数学领域的综合体现，其鼓励学生运用跨学科知识来解决实际问题，促使学生在问题、设计和项目的学习实践中，正确认识事物的本质和变化规律，继而有效发展自身技术能力和科学素养。本文以STEM理念为基础，对小学科学进行项目教学活动设计，探讨了学生问题解决能力、知识习得情况、科学学科态度等方面发展对策。

【关键词】  STEM教育理念 项目教学实践 小学科学 技术与工程

前言

《义务教育小学科学课程标准》在科教兴国的战略背景下，加入了技术与工程领域内容，目的使学生在动脑与动手的学习实践中，掌握技术设计的过程和环节，促使学生融合多学科知识，灵活解决各种问题。新课标倡导跨学科学习方式，强调学生科学素养与创新能力等方面能力素养的综合发展。因此，为了全面培养学生技术设计能力，教师应以项目学习、问题解决为导向，通过STEM项目教学实践，在创新符合新课标发展的教学活动的基础上，将学生培养成为具有综合素养的科技创新型人才。

一、创设情境，提出要求

小学科学项目教学活动实践是在特定条件下，指导学生完成运用知识、技能、工具等完成任务目标的相互关联的学习活动。同时教师STEM理念指导下组织教学实践，要重视对学生个性和科学兴趣的培养，通过合理的教学方法，激发学生的创作灵感，使学生在各个领域的技能素养得到发展和提升。STEM教育理念是建立在逻辑论证与实践检验的基础之上，强调学生在实践活动中，运用科学、数学、技术与工程等多学科知识灵活解现实问题，通过动脑、动手促进学生理性、科学思维与实践创新技能的发展。因此，教师在项目教学活动中，教师要将STEM应用于教育实践的思考与尝试，通过科学合理的教学规划，让学生在真实的学习情境中自主建构和发展，并通过“提出要求、设计构想、制作测试与改进、评价与反思”过程，完成知识要技能的积累。进一步促进学生健康、快乐地成长。

例如，教学《做一个简易钟摆计时器》过程中，教师要首先为学生创设情境，并明确提出任务要求，让学生在真实情境中研究摆长如何影响摆的快慢。教师：“我们在实验室中有一个陈旧的摆钟，而且发现摆钟的时间不准确，让我很苦恼！同学们知道影响摆的快慢与什么因素相关吗？”“我们可以根据摆的知识原理制作一个每分钟正好摆动30次的简易钟摆计时器吗？”然后教师向学明确制作要求：“制作一个30秒摆动30次，环保节约、外形美观的简易钟摆计时器。”同时向学生介绍磁铁组、长尾夹等材料特性，并为本节课程提供理论依据，使学生在动手、动脑的的过程中体会制作钟摆的乐趣，进一步促进学生知识技能、创新思维、实践能力的积累、发展和提升。

二、自主探究，设计构想

STEM教育理念主张由学生自己动手获取科知识，进一步完成科学素养与知识技能的积累。因此，在STEM教育理念下开展小学科学项目教学活动，教师要承担指导者、建议者的角色，以学生为中心设计教学环节，让学生自主建构和发展。同时在STEM教育中，教师要不断拓展和引导学生的学习思路，促使学生设计构想中可以掌握更多相关的科学概念和知识。在技术与工程领域教学中，为了给学生提供更好的制作及实验条件，教师要引导学生运用自己的知识来合理的构想，同时组织学生汇报设计构想，并对设计进行修正完善，引导其它小组对他们的材料选择和方案设计提出建议或者疑问，使学生循序渐进的不断提高自身的知识技能，在体会制作乐趣的同时，认识到细心观察和准确测量的重要性。

例如，教学《做一个简易钟摆计时器》过程中，教师引导学生选择制作与测试所需材料或者工具;并根据所选材料完成钟摆设计图，并追问：若果摆动过快或者过慢，该怎样调整？你们打算如何调节摆长？让学生在思考和探究中认识到擺的摆动快慢与摆长有关，长则慢，短则快;同时教师提问：在制作测试过程中，我们需要注意些什么问题？（注意安全、反复测试、合理分工、水平放摆、摆幅控制在线内），进一步引导学生思考调节摆快慢的方法，启发学生结合自己经验想法，提出实验注意事项。教师在课前准备中提供充足的材料，让学生自主探索材料的选择，并利用设计单的填写培养学生有计划、有目的的科学探究态度，促使学生要利用已有知识解决问题。

三、观察实践，制作测试

STEM教育理念项目教学活动中，教师要鼓励学生去做，促使学生在探索与实践的过程中去内化知识积累知识，尤其是在小学阶段，教师要让学生“从做中学”，在实践过程中，逐步渗透技术知识和技能素养，因为通过观察实践，可以让学生通过亲身体验，进一步发现事物之间的联系，对学生思维的发展与成长具有非常积极的作用。因此，教师在教学过程中要尊重学生的主体本能和自然个性，从学生的认知经验和兴趣出发，为学生提供有价值有意义的活动，让学生从“经验“和“活动“去学习，使学生从“做中学”在体验实践活动快乐的同时，使学生的技术素养、思想品质、情感态度等方面能够得以全面发展。

例如，教学《做一个简易钟摆计时器》过程中，教师指导学生根据设计单领取材料，以小组为单位开展实验，让学生把选择摆锤并固定在底部，实验记录摆动的次数。同时教师进行巡视指导，对各个小组学习过程进行即时评价，“同学们观察到了怎样的变化？又怎样解释这种变化呢？”“实验中摆绳的长短，对摆的快慢有影响吗？”指导学生制作、测试、记录摆动的次数，并及时作出调整，根据设计单制作后再测试，强调设计和改进的重要性，最后教师要组织学生小组交流汇报、展示作品、反馈相应的数据，使学生学习实践和回顾过程中，懂得运用技术的思维和思想方法看待问题，解决实际问题。

四、交流问题，反思评价

以STEM教育理念为主导的小学科学项目教学，是开放式的教学活动，依据项目管理的特点和原则，课堂学习是一个项目团队共同合作开展的学习活动，学生个体和各小组团队之间积极交流各抒己见，对学生的成长发展至关重要。所以，教师在课堂中要组织学生将分享交流贯穿于课程始终，以小组成果作为评价标准，让学生在完成制作后交流问题，反思评价，将自己的想法与大家共享，并在反思中认识到各自的不足。同时，教师也要充分发挥指导者的作用，对活动成果进行合理的点评，让学生在反思评价的活动中，总结经验习得多方面的知识，从而促进实践学习的互帮互惠、协作共赢。

例如，教学《做一个简易钟摆计时器》过程中，教师组织学生总结延伸，引导学生自评互评小组作品“同学们这节课有什么收获？”“在制作这个计时器经历什么过程？”指导学生对作品进行展示并回顾制作过程，汇报测试和改进的结果。“在这次制作过程中，都遇到了哪些操作的问题？”教师要预留充足的时间让学生对实验探究过程进行评价，使学生在不断的肯定和否定中形成认知冲突和思维矛盾，加深学生对问题的认识。同时在评价过程教师要引导学生从节约、美观、改进过程等多角度入手，通过学生自评、互评反思，更好培养学生的辩证思维能力。

结语

综上所述，小学科学教育是一门综合性、实践性的课程，教师在STEM教育理念指导下，开展项目教学活动实践，不仅要重视突出学生的主体地位，更要重视对学生问题解决能力和自主创新能力的培养，教师要通过科学合理的教学规划，让学生在动手动脑中学知识做科学，鼓励学生灵活运用多学科知识，更好地进行自主探究活动。同时教师要科学引领学生的思维发展，通过真实的问题情境，使学生在实践活动中勇于尝试乐于分享，在多种问题解决方案的创新设计中，有效实现自身科学素养与创新能力的全面发展。

[ 参  考  文  献 ]

[1]黄丽. 基于STEM教育理念的初中信息技术课程设计与应用研究[D].东北师范大学，2018.

[2]郭银霞.小学科学课程中项目化教学的探索与实践[J].课程教育研究，2017（19）：147-148.

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