基于“STEAM”教育的小學生科學探究能力培養(yǎng)的實踐研究*

李 祥

(合肥市第二十中學 安徽合肥 230001)

一、STEAM教育與科學探究能力培養(yǎng)的關系

STEAM教育是一種由科學(Science) 、技術(Technology) 、工程(Engineering) 、藝術(Arts) 、數(shù)學(Mathematics) 等多學科融合的綜合性教育理念和教育模式。STEAM教育倡導“從做中學”和“體驗式教學”，采用跨學科的方法教授學生科學、技術、工程、藝術和數(shù)學方面的知識，通過解決真實問題幫助學生形成知識體系。STEAM 教育改變了傳統(tǒng)教學中將學科知識簡單疊加的現(xiàn)狀，倡導學生以學科整合的方式認識世界，以綜合實踐的形式改造世界，掌握科學的探究方法，培養(yǎng)自主學習能力、科學探究能力、問題解決能力、藝術審美能力和創(chuàng)新實踐能力，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定基礎。

科學探究能力作為學生的核心素養(yǎng)成分之一，是逐步形成和發(fā)展的。《科學》課程標準指出：“科學學習要以探究為核心。探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式。”學校教育需要保護學生勇于探究的精神，通過創(chuàng)新教育方式提升學生的科學探究能力。讓學生在探究活動中，既可以體驗學習的樂趣，解決真實情境中的問題，獲取科學知識，又可以增長科學探究能力，形成尊重事實、善于質(zhì)疑的科學態(tài)度，促進全面發(fā)展，這些與STEAM教育所倡導的理念不謀而合。

二、基于STEAM 教育培養(yǎng)學生科學探究能力的實踐途徑

(一)STEAM教育硬件空間環(huán)境的創(chuàng)建

為了幫助學生理解科學工程技術等抽象概念，將STEAM教育理念下的新奇想法轉變?yōu)楝F(xiàn)實，學校先后建成科學探究室、綠色植物創(chuàng)新室和綜合實踐活動室等專用教室，滿足科技探究實驗活動的開展。

科學探究實驗室分為展示區(qū)、創(chuàng)造區(qū)、研討區(qū)，材料區(qū)和電子資源區(qū)等功能區(qū)，利用先進的信息技術資源和實驗器材，通過機器人編程、3D打印技術，把學生新奇的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實，分享富有創(chuàng)意的技術知識和理念。綠色植物創(chuàng)新實驗室是我校和安農(nóng)大合作項目，設有菌類生長溫室，生態(tài)平衡模擬微系統(tǒng)，綠色植物培養(yǎng)器等設備，通過對動植物生長過程的科學研究，探究自然世界的奧秘，并結合大蜀山植物的考察發(fā)現(xiàn)，進行科學探究實踐。學校還建有多個綜合實踐活動室，學生開展模型拼搭，科技手工制作，十字繡，臉譜制作，科幻畫等綜合實踐活動，培養(yǎng)動手能力，感受創(chuàng)造的樂趣。

學校還結合校園文化建設，將科技元素融入校園環(huán)境中。學校北天井的設計主題為開眼看世界，從樓上俯視，整個天井造型是一只眼睛，凝視藍天，仿佛正在探索未知世界。南天井地面是動感的五環(huán)造型，象征科技之光，激發(fā)無窮的想象。校園內(nèi)建有蘇州園林回廊風格的科技主題展覽廳，介紹科技知識，展示學生科技作品，營造濃厚的科技文化氛圍。

(二)STEAM教育課堂教學資源的整合

STEAM教育理念倡導，所有的學科都可以也應該相互連接，學生參與跨學科的學習，打破傳統(tǒng)的學科界限。我們以課堂教學為主陣地，加強學科間的融合，鼓勵各學科老師互相協(xié)作，以“1+X”形式，整合學科資源，以問題為導向，鼓勵嘗試綜合運用所學知識，解決實際問題。

學校打破了傳統(tǒng)教研組分科設立模式，語文、數(shù)學、科學、藝術等學科老師共同合作，創(chuàng)建STEAM教育教研組。大家圍繞一個共同的學習主題，結合所任學科特點，開展STEAM教育實驗。比如三年級語文課文《放飛蜻蜓》，語文老師帶領學生通過學習，了解蜻蜓尾巴和眼睛的特點，知道蜻蜓是益蟲，要保護它們。學生自主搜集資料，了解蜻蜓對農(nóng)業(yè)的作用，加深認識。同樣的蜻蜓教學主題，音樂老師在課堂上教唱歌曲《紅蜻蜓》，感受優(yōu)美意境，激發(fā)學生對蜻蜓的喜愛之情。美術課上，老師指導學生畫蜻蜓，了解仿生學，設計想象中的飛機造型?？茖W課上，讓學生了解蜻蜓的身體構造和捕蟲技能，引導學生思考蜻蜓的外形結構與飛行的關系，制作竹蜻蜓和紙飛機，學以致用。圍繞蜻蜓這個研究主題，學科知識融合，課堂資源整合，讓學生對蜻蜓既有感性認識，也有理性探究，有效激發(fā)學生的學習興趣，提升其科學探究能力。

STEAM教育強調(diào)整合，重在實踐，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、探究精神和解決問題的實踐能力。這就要求老師在課堂教學中，重視學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，善于建立各學科知識的聯(lián)系，培養(yǎng)學生綜合實踐能力。比如數(shù)學課堂上，老師注重引導學生發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)學問題，用數(shù)學的方法嘗試解決問題，鼓勵學生寫數(shù)學日記，制作學具，鍛煉科學思維方法。語文課堂上，老師鼓勵學生開展調(diào)查實踐活動，學會觀察思考，嘗試寫實踐研究報告。引導學生廣泛閱讀科普類書籍，培養(yǎng)熱愛科學的精神。美術課上，融入音樂和民俗元素，開展地方戲劇臉譜制作，鼓勵創(chuàng)新，培養(yǎng)動手能力?？茖W課上，采用音樂、圖畫、情景劇等形式，讓枯燥的科學知識變得有趣形象。

(三)STEAM教育特色課程的開發(fā)研究

學校開展STEAM教育，培養(yǎng)學生科學探究能力，必須依托相應的特色課程。STEAM教育特色課程既要跨學科綜合性，也要結合日常生活，是生活與學科的融合，不僅要關注學生對學科知識的深度理解、科學性解釋及其遷移運用，還要關注學生的勞動意識、技術運用、人文積淀、審美情趣等素養(yǎng)，通過學習幫助學生形成勤于反思、樂學善學、批判質(zhì)疑、勇于探究的良好品格。

學校結合大蜀山豐富的動植物生態(tài)資源，自編《綠色植物》綜合實踐教材，教材內(nèi)容以主題活動為主，以植物的莖、花、葉、果實、種子和胚芽的研究為主線，探究植物與環(huán)境、植物與生活、植物與科技、植物與人類的關系，引導學生觀察思考，培養(yǎng)科學思維，認識自然，陶冶情操。

學校依托科技創(chuàng)新實驗室，聯(lián)合安農(nóng)大、科大訊飛等專業(yè)技術團隊，開展項目式科技課程的學習。如植物研究的綠視界社團、植物標本模型社團，鍛煉學生的觀察能力和動手實踐能力。機器人編程、訊飛語音合成、小小機器人、專利發(fā)明等特色課程的設立，滿足學生不同的興趣需求，學生積極創(chuàng)新創(chuàng)造，在各級各類比賽中嶄露頭角，科學探究的積極性越來越高。

學?；赟TEAM教育，結合實際師資力量，引進校外專業(yè)機構，不斷開發(fā)適合學生特點的科技類課程，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力，促進學生自主探究、合作交流，提升核心素養(yǎng)，提高科學探究能力，取得良好的效果。

(四)STEAM教育綜合活動的探索設計

STEAM教育重視實踐研究，強調(diào)做中學和玩中學，基于STEAM教育的小學生科學探究能力的培養(yǎng)，更加強調(diào)情境的設置，開展體驗式學習，學生在趣味盎然的科技活動中，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力，同時提高交往合作能力。

高新區(qū)高科技企業(yè)云集，有中國聲谷科大訊飛、量子腫瘤治療研究所、光伏太陽能產(chǎn)業(yè)等尖端科技院所，學校每年定期組織學生開展“科寶游高新”活動，通過參觀眾多科技企業(yè)，了解目前國內(nèi)最前沿的科學技術，感受科技魅力，從而激發(fā)孩子們的科技創(chuàng)新興趣。

研學旅行，在旅行中探索科學奧秘。學校定期組織學生外出研學，鍛煉綜合素質(zhì)。每次研學都有科技主題，比如濱湖濕地公園的“垃圾去哪兒”活動，浙江安吉的竹文化研究，無錫的陶瓷文化之旅，藥都亳州的中草藥探秘等，學生搜集資料，開展小課題研究，收集標本，撰寫調(diào)查小論文等，將旅行和科學考察有機結合，培養(yǎng)學生探索自然科學奧秘的能力。

校園“三創(chuàng)節(jié)”，讓科學變得更好玩。學校每年舉行以“創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)造”為主題的“三創(chuàng)節(jié)”活動,學生展示機器人項目、植物研究標本、科技小制作小發(fā)明，開展創(chuàng)意作文大賽、科幻畫評比、數(shù)學小論文比賽，開展科普游戲體驗活動。學生在輕松愉快的活動中，感受創(chuàng)造發(fā)明的樂趣，在充滿科技元素的活動中，提升科學探究能力。

三、STEAM教育對小學生科學探究能力的促進提升

(一)增強學生科學探究興趣

豐富多彩的STEAM教育課程，形式多樣的科技體驗活動，讓學生在科學探究的過程中感到新鮮好奇，在解決問題的實驗過程中產(chǎn)生滿足與愉悅。學生對學科學用科學產(chǎn)生濃厚的興趣，良好的學習習慣逐漸養(yǎng)成。在合肥市綠色學業(yè)質(zhì)量測評中，我校學生的科學學業(yè)水平達到優(yōu)秀等次，學生的思維能力、好奇心求知欲、潛能發(fā)展、興趣特長指數(shù)等綠色指標均遠高于同區(qū)域平均水平。

(二)激發(fā)學生科學創(chuàng)新意識

STEAM教育注重知識的整合，在發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中，學生積極思考，圍繞項目開展探究活動，鼓勵學生嘗試，引導學生創(chuàng)造。學生通過小組合作，嘗試多角度分析問題，敢于發(fā)表見解，并在試驗中大膽求證，促進創(chuàng)新創(chuàng)造意識的發(fā)展，讓探究發(fā)現(xiàn)的過程迸發(fā)智慧的火花。比如我校學生研發(fā)阿爾法語音狗，就是在原有復讀機功能基礎上，增加互動讀答、自主選擇朗讀內(nèi)容的創(chuàng)意，讓復讀機更智能更人性化。STEAM教育發(fā)展了學生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學生發(fā)明創(chuàng)造的熱情。

(三)提高學生科學探究能力

STEAM教育強調(diào)實踐，注重動手能力的培養(yǎng)，學生在老師的引導下，借助實驗室先進的科學儀器設備，自主動手去探索發(fā)現(xiàn)，不斷嘗試實驗，最后得出實證性的結論。這種科學探究的過程，學生在研究范圍、研究思路、研究方法、研究儀器的選擇等方面得到鍛煉，懂得運用科學方法去解決生活中的問題。例如綠色植物社團學生觀察蘑菇生長過程，理解植物成長所需要的條件。機器人社團學生在滅火機器人的開發(fā)中，不斷嘗試各種方案，解決遇到的實際問題。

綜上所述，STEAM教育開辟全新的視角，改變傳統(tǒng)的知識傳授模式，注重問題導向和研究項目設置，在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，特別是提升科學探究能力上，具有巨大的優(yōu)勢。