STEAM理念下的小学科学课程开发与实施

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　　摘  要：在小学科学教育中，基于项目的学习，以工程设计为基石，在这个基础上，学生用他们在科学、技术、工程、艺术、数学各个领域的知识来解决真实世界中有意义的问题。这种学习方式强化了学生具有批判性的思维技能，又加强了学生团队协作、与同伴沟通、解决问题、自主学习的能力。这不仅符合科学教育的原则，又能实现科学STEAM课程的拓展。本文通过梳理教材，挖掘具有能整合成项目的课程内容，进行STEAM教育。项目明确后，关键还是要落实在具体的课程教学中。通过搭建各种平台，充分开发和使用STEAM课程内容。
　　关键词：STEAM教育;小学科学;拓展课程
　　STEAM教育是当前科学教育界教育改革的方向和必然趋势。2017年出版的《义务教育小学科学课程标准》也在实施建议一节中提出：科学STEAM教育的目的。目前的科学教材中每个单元都对应于一个学科领域，教师在开展STEM活动设计时容易受到学科界限和学科内容的限制。打破学科界限往往能取得更好的效果。随着世界各国对“工程设计”的强调，科学教师开展一些设计类的STEAM活动，这样不仅能融合科学、工程与技术，更能培养学生的创造性思维。
　　一、立足教材，拓展课程
　　现有的的科学教材上已有STEAM教学理念的影子，如教科版《科学》五年级上册的《做一个生态瓶》，五年级下册的《设计制作小赛车》，六年级上册的《做框架》，六年级下册的《一天的垃圾》等，这些课程中或多或少地涉及技术、工程和数学的问题，但我们在教学活动中几乎少有关注学生综合应用能力的培养。在教学活动中我们主要有以下的认识和实践：
　　（一）基于STEAM理念的拓展科学课程
　　“STEAM教育课程计划旨在使学生参与以活动、项目和问题解决为基础的学习，它提供了一种动手做的课堂体验。”这也是新课改的大方向。因而，教师要充分挖掘教材内外的相关内容和资源，引导学生参与“技术工程”的实践活动，让学生体验“实践”的快乐，培养学生的“工匠”素养。
　　（二）基于科学课程选择拓展内容
　　小学阶段的科学教育中，一方面可以从工程和技术的角度出发，结合相应的科学概念设计STEAM活动;另一方面，也可采取将科学课堂活动转化为STEAM活动的形式。这不仅符合科学教育的原则，又能综合STEAM的各个领域。
　　根据问题和任务的不同出发点，融入工程与技术，依据其内在的科学原理，在相应的教材中将科学课堂生成问题转化为STEAM问题。又因為解决工程问题时必然会涉及到科学的知识和原理，所以从工程技术的角度出发选择教学内容、设计教学活动更容易达成科学、工程与技术的共同发展。
　　二、完善STEAM课程，丰富资源
　　现在使用的教科版小学科学教材在内容的选择方面囊括物质世界、生命世界、宇宙以及科学、技术与工程的相关知识。相较于最早的教学强调“是什么”，现阶段的教学也注重了“为什么”、“做什么”的探究任务，但它还是不能完全满足STEAM教育“如何做”的实际需求。当然，教材的编排要以学情为基础，针对不同阶段学生的思维方式，选择不同的教学手段。三、四年级的学生年龄较小，逻辑思维水平较低，教学方式主要还是以直观感知为主;但是五、六年级的学生就不同了，他们具备了一定的逻辑思维能力，能够很好地理解、设计一些稍复杂的实验。
　　我校开发的气糕课程就是指导学生以自主、合作的探究性学习方式展开实践，明白气糕是通过发酵制作出来的。从选择采用粗糙的早稻米为原料，将米加入水浸泡一晚后就磨成了米浆，学生们掌握了物质形态变化，这些环节没有产生新的物质属于物理变化。在往米浆中加入酵母这个过程中，学生们要不断尝试加入酵母的数量，从而制定最佳配方来简单制作气糕。当然，在利用酵母进行发酵时，会产生酒精和二氧化碳，这一过程产生了气体、产生了新的物质，学生们更好的掌握了化学变化的本质，更能有效地区别出物理变化和化学变化。然后通过对气糕的观察，联系科学中我们学习过的微生物发酵，利用探究实验，找“酒印子”的制作与温度的关系，发现制作气糕的关键。当然气糕制作过程也是非常讲究，制作的工具也别具一格。通过这一系列的制作过程，学生对物质领域中的“物质的变化”、“工具和机械”以及“形状与结构”等内容得到了充分的实践运用。学生们在学中做，做中悟，学用结合，知行合一，探究能力得到了真正的提升。
　　三、搭建平台，多元开发
　　（一）搭建学校平台，开发利用拓展课程
　　目前，在我们学校一至六年级开设每周两课时的拓展课，学生们每学期可以研究2-3个STEAM拓展内容，例如在航模社团课上，学生们可以在制作单翼或者双翼飞机中选择弹力STEAM拓展内容，认识橡皮筋的粗细、质量、缠绕方法及外界因素影响模型的航向和航速。在模型飞机试飞的过程中，学生们可以不断练习缠绕橡皮筋方式和正确放飞的手法。学生们在实践活动中切实体会到飞机从制作到飞行过程中的不易，也能充分感受到科技的力量。
　　截止到目前，我校已经举办了四次科技创意节了。2018年12月第四次“未来家园”为主题的创意节上，三年级的学生们脑洞大开利用多米诺骨牌搭建未来家园的模型。四、五年级开展了“未来家园” 草图和搭建设计等活动，前期学生们查找大量的相关资料，了解设计家园时用到的原理和材料，并把所学的科学知识和工程设计思想融入其中，认真分析和研究每一种材料的经济性、实用性和创新性，最后选择生活中的材料制作出未来家园的模型。六年级的学生们以班级单位，自主设计绘制“未来家园”的草图。学生们的想象力是无穷的，现场展示的作品。
　　（二）搭建班级平台，开发利用科学课程
　　在平时，教师们也可以搭建班级平台，积极开发利用教材资源。比如，我在五上《光》这个单元教学的时候，就让学生们利用周末的时间小组合作制作简易的太阳能热水器。在科学课堂上，学生们按照组别把制作好的简易热水器放在讲台上展评，每个作品都配备了一名讲解员进行现场讲解。其他的学生们互动交流、及时点评和发表意见。学生们在这次活动中不单单学到了课本中的知识，还培养学生自学课外知识、动手操作等综合能力。
　　平台的类型是多样化的，目前我们已经搭建了学校和班级平台，以后还要致力于搭建社区平台和家庭平台。平台给学生们提供了施展才干的空间，STEAM科学教育理念给学生们提供了学习的动力。在STEAM理念的引领下，把教学与实际充分融合，完善STEAM课程，丰富课程资源，这不仅促使学生们养成创新精神和实践能力，也促使教师们伴随着课程建设而共同成长。
　　参考文献
　　[1]  中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.
　　[2]  赵中建.基于项目的STEM学习[M].上海：上海科技教育出版社2016.
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