基于STEM的小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)

王芳

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，正在逐步滲透到各個(gè)領(lǐng)域中，從教育角度來看，逐漸形成了科學(xué)、技術(shù)、工程與教育相互融合的模式，成為了跨學(xué)科的綜合性課程，同時(shí)STEM教育理念也被納入了小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中。對(duì)于小學(xué)階段的學(xué)生來說，所要學(xué)習(xí)的科學(xué)內(nèi)容主要是一些身邊較為常見的生活現(xiàn)象。因?yàn)樯罨目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)在操作的時(shí)候相對(duì)更加容易，并且也可以在這過程中逐漸培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。因此本文基于STEM，對(duì)小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)進(jìn)行了研究與分析，首先對(duì)與之相關(guān)的概念作簡(jiǎn)單概述，然后設(shè)計(jì)了案例“做一個(gè)降落傘”，最后獲得了實(shí)驗(yàn)具體開發(fā)的啟示。

關(guān)鍵詞：STEM教育;小學(xué)科學(xué);生活化實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G4 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：（2020）-25-266

引言

小學(xué)科學(xué)課程經(jīng)歷了由“自然—自然常識(shí)—科學(xué)”的三次名稱變更。而從自然到科學(xué)其中最大的區(qū)別就在于前者傾向于對(duì)理論知識(shí)的獲取，后者則強(qiáng)調(diào)知識(shí)獲取的過程，更傾向于實(shí)踐活動(dòng)。僅僅從課程名稱的變化也可以從中看出實(shí)驗(yàn)探究的重要性，不僅在很大程度上影響學(xué)生對(duì)知識(shí)獲取的程度，也能通過潛移默化的方式培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物探索的能力。所以本文在STEM教學(xué)理念基礎(chǔ)上，對(duì)小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)展開研究與分析。

一、概念界定

（一）STEM教育

對(duì)于STEM教育，目前學(xué)術(shù)界還沒有統(tǒng)一的共識(shí)。華東師范大學(xué)趙中建教授認(rèn)為STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)英語單詞首字母的縮寫。STEM教育被稱為是“后設(shè)學(xué)科”，STEM這門跨領(lǐng)域的學(xué)科將原本分散的四門學(xué)科集合成一個(gè)整體。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者認(rèn)為STEM為科學(xué)、工程、技術(shù)和數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)稱，實(shí)質(zhì)在于構(gòu)建一個(gè)新的橋梁來為學(xué)生提供在眾多孤立的學(xué)科中整體認(rèn)識(shí)世界的可能性，在一種教學(xué)案例中進(jìn)行這四種學(xué)科的整合，是一個(gè)把零散的知識(shí)形成一個(gè)聯(lián)系緊密、統(tǒng)一整體的過程，是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。

（二）生活化實(shí)驗(yàn)

生活化實(shí)驗(yàn)指的是基于學(xué)生的生活實(shí)際，從學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)歷、認(rèn)識(shí)水平和能力出發(fā)，利用學(xué)生日常生活中熟悉的事物，通過一定的組織與設(shè)計(jì)用于探究科學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，使科學(xué)實(shí)驗(yàn)帶上生活味兒，讓學(xué)生感受到科學(xué)來源于生活，知識(shí)就在身邊，生活處處皆科學(xué)。

二、基于STEM的生活化實(shí)驗(yàn)的具體開發(fā)案例——做一個(gè)降落傘

（一）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)生活化情境

“興趣是最好的老師”，所以在第一環(huán)節(jié)階段可以通過一個(gè)謎語游戲來達(dá)到活躍課堂氛圍的效果。而這一謎語不僅可以引出該案例說要觀察的對(duì)象蒲公英，還能借此暗示本次研究的對(duì)象，從而可以在一定程度上為后面環(huán)節(jié)的進(jìn)行打下基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)二：提出情境問題

按照環(huán)節(jié)一所揭曉的謎底展開引出一環(huán)節(jié)，即提出情境問題。首先對(duì)蒲公英的種子進(jìn)行詳細(xì)觀察;然后從中找到蒲公英種子隨風(fēng)傳播的所具備的特點(diǎn);最后再挑選出一些蒲公英種子飛行的圖片，并將之與降落傘相聯(lián)系，從而引出本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的研究主題。

環(huán)節(jié)三：設(shè)計(jì)建構(gòu)降落傘

在這一環(huán)節(jié)中，首先讓學(xué)生知道人類從蒲公英種子上得到啟示制造降落傘，初步了解仿生化設(shè)計(jì)，感受大自然的神奇，接著了解降落傘的主要結(jié)構(gòu)的科學(xué)知識(shí)，再利用提供材料進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，建構(gòu)降落傘模型，并提示相應(yīng)的模型建構(gòu)步驟啟發(fā)學(xué)生的靈感，學(xué)生在小組交流中碰撞出創(chuàng)造性的火花。

環(huán)節(jié)四：降落傘模型檢驗(yàn)與優(yōu)化

在學(xué)生建構(gòu)完降落傘模型之后，采用相同的檢驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行降落比賽，其中涉及到數(shù)學(xué)測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理等知識(shí)，分析數(shù)據(jù)后模型進(jìn)行改進(jìn)處理，體現(xiàn)工程技術(shù)設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)的思想。

環(huán)節(jié)五：評(píng)價(jià)交流

在進(jìn)行模型檢驗(yàn)之后對(duì)學(xué)生的探究結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)行精神上的獎(jiǎng)勵(lì)，接著學(xué)生進(jìn)行模型制作和更多仿生例子的交流，在交流中表達(dá)自己的意見也吸取他們的成果，豐富自己的認(rèn)識(shí)。

（二）實(shí)驗(yàn)記錄單設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)記錄單

①觀察蒲公英種子

a蒲公英種子的特點(diǎn)（ ?）; b蒲公英種子的傳播方式（ ?）。

②資質(zhì)降落傘

a降落傘第一次降落到地面所用時(shí)間（ ?）秒、（ ?）秒、（ ?）秒，平均值為（ ?）秒

b想讓降落傘降落的更慢應(yīng)該怎么做呢？（ ? ? ）

c降落傘第二次降落到地面所用時(shí)間（ ?）秒、（ ?）秒、（ ?）秒，平均值為（ ?）秒

③我知道

你還知道哪些人類的發(fā)明是從大自然中獲得的啟示呢？

三、對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)開發(fā)的啟示

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生活化

通過對(duì)上述開發(fā)案例的應(yīng)用結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，小學(xué)階段的學(xué)生們會(huì)更加傾向于喜歡更具生活化的科學(xué)課堂。由于部分科學(xué)探究所設(shè)計(jì)的材料比較廣泛，僅僅是憑借實(shí)驗(yàn)室中的材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)學(xué)校沒有及時(shí)對(duì)科學(xué)課堂中所需的材料進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，那么就會(huì)在很大程度上降低學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。所以如果教師能夠在科學(xué)課堂中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)采用一些生活中較為常見的材料，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生探索新事物、新知識(shí)的能力，也能在很大程度調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情及興趣。

（二）精心設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境

無論做任何事情，一個(gè)好的開端都能夠在一定程度上提高成功的幾率。小學(xué)階段的科學(xué)實(shí)驗(yàn)也不例外，上述案例情景設(shè)計(jì)的好壞會(huì)直接影響到學(xué)生對(duì)于該項(xiàng)科學(xué)探索感興趣的程度。而本研究中所涉及到的實(shí)驗(yàn)情景則充分的考慮到了這一問題，因此在實(shí)驗(yàn)過程中也很好的激發(fā)了學(xué)生探索新鮮事物及知識(shí)的欲望。所以由此便足以說明，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)情景的時(shí)候，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)效果來說是至關(guān)重要的。

（三）注重實(shí)驗(yàn)的分工合作

在對(duì)所開發(fā)的“做一個(gè)降落傘”案例進(jìn)行實(shí)際教學(xué)應(yīng)用的過程中，發(fā)現(xiàn)了小組學(xué)習(xí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)完成效果的重要性，特別是當(dāng)STEM理念與科學(xué)實(shí)驗(yàn)相融合之后，小組合作則更加凸顯出各成員合理的有效分工的必要性。與此同時(shí)，在這過程中還發(fā)現(xiàn)四個(gè)人一組為最佳，不僅可以讓每個(gè)學(xué)生都參與其中，提高實(shí)驗(yàn)完成的效率，還能讓學(xué)生從中體會(huì)到模型制作的樂趣

結(jié)束語

綜上所述，將STEM教育理念與小學(xué)科學(xué)向融合已經(jīng)逐漸成為了科學(xué)教學(xué)的研究熱點(diǎn)，不僅如此，這一改變也在很大程度上改變了科學(xué)教師原本的教學(xué)方式，并且也對(duì)科學(xué)教師的專業(yè)能力提出了更高的要求。本文通過在STEM教育背景下對(duì)小學(xué)科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)進(jìn)行深入研究后得出了對(duì)后續(xù)試驗(yàn)開發(fā)的啟示，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)更加生活化、相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情境也應(yīng)精心的設(shè)置、注重實(shí)驗(yàn)的分工合作。

參考文獻(xiàn)

[1]杜瑞瑞. 小學(xué)科學(xué)生活化教學(xué)的現(xiàn)狀及策略研究[D].陜西師范大學(xué)，2019.

[2]周麗穎. 基于STEM理念小學(xué)科學(xué)課程設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2019.

[3]丁亞紅. 科學(xué)與工程在小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的整合[D].廣西師范大學(xué)，2017.

[4]白雪雙. 基于STEM的小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)[D].陜西師范大學(xué)，2018.