如何在初中科學(xué)教學(xué)中引入STEM教育

徐策

摘 要：如何在初中科學(xué)教學(xué)中引入STEM教育，本文以初中科學(xué)“大氣的壓強(qiáng)”的教學(xué)為例，嘗試如何在初中科學(xué)教學(xué)中融合STEM教育理念的課堂教學(xué)，為更好的將STEM教育應(yīng)用在初中科學(xué)的教學(xué)中，促使學(xué)生打破學(xué)科界限學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：STEM教育 初中科學(xué) 應(yīng)用 課堂教學(xué)

《新課標(biāo)》明確指出：初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)、以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程。即初中科學(xué)教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中，其根本目的就是為了全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在教學(xué)建議中強(qiáng)調(diào)要重視學(xué)科間的聯(lián)系，有目的、有計(jì)劃地設(shè)計(jì)一些學(xué)習(xí)活動(dòng)，這一過(guò)程能夠充分體現(xiàn)出科學(xué)本質(zhì)，因此科學(xué)這一門課程是有著較強(qiáng)綜合性的。STEM源于美國(guó)，是科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)的縮寫(xiě)。STEM更為注重的是四個(gè)學(xué)科之間的融合，通過(guò)將四個(gè)學(xué)科進(jìn)zhong行有機(jī)的整合，進(jìn)而形成一個(gè)有機(jī)整體，提供一種學(xué)習(xí)情境讓學(xué)生主動(dòng)探索真實(shí)的世界，從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高。

一、STEM教育的內(nèi)涵

STEM教育源于美國(guó)，是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)，其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用、解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具[1]。自從提出STEM概念以來(lái)，STEM教育便得到社會(huì)各界政治、教育、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。在生活中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題不是以單一學(xué)科出現(xiàn)的，而是科學(xué)、工程技術(shù)和數(shù)學(xué)問(wèn)題的融合，所以要積極推進(jìn)STEM的學(xué)科整合，能夠運(yùn)用多學(xué)科綜合知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)復(fù)合型人才[2]。不僅對(duì)國(guó)家未來(lái)的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力有決定性的影響，而且是社會(huì)進(jìn)步的必要基礎(chǔ)。如今STEM教育已成為美國(guó)以及歐洲國(guó)家的重要教育舉措。

二、STEM教育理念在我國(guó)初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)很多一線教師也曾嘗試著將STEM教育理念引入到教育教學(xué)之中，并從多維視角對(duì)其進(jìn)行了理解與實(shí)踐應(yīng)用，如一些一線教師通過(guò)項(xiàng)目方式、任務(wù)方式等將STEM教育理念引入到教學(xué)實(shí)踐之中，并得到了良好的教學(xué)效果。但是，由于STEM教育理念的科學(xué)課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐均缺乏統(tǒng)一的理論性指導(dǎo)，這也導(dǎo)致很多初中科學(xué)教師在應(yīng)用STEM進(jìn)行教學(xué)時(shí)，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如課程設(shè)計(jì)不合理、教學(xué)實(shí)踐缺乏有效性等[3]。我國(guó)初中科學(xué)教材是結(jié)合學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的需求及學(xué)習(xí)規(guī)律等編制的，因此，其在科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編制上更加突出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性、知識(shí)性、科研性。但是，很多科學(xué)教師在教學(xué)時(shí)，尤其在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)時(shí)，過(guò)多側(cè)重理論知識(shí)的講授，雖然個(gè)別科學(xué)教師也將STEM教育理念融入到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但因?qū)嶒?yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)缺乏合理性，也未能有機(jī)地將其他學(xué)科知識(shí)內(nèi)容加以整合，進(jìn)而導(dǎo)致很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)內(nèi)容均無(wú)法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的，最終出現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量低下的問(wèn)題。

三、STEM教育理念在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

STEM教育理念是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科內(nèi)容加以有機(jī)地整合，以培養(yǎng)學(xué)生自主探究、合作以及既有知識(shí)綜合應(yīng)用能力，是一種重實(shí)踐 、學(xué)科融合的教育理念[4]。然而，由于初學(xué)生既有的學(xué)科知識(shí)、自主探究能力、分析研究能力有限，因此，教師在運(yùn)用STEM教育理念進(jìn)行科學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，要采用相應(yīng)的教學(xué)策略、教學(xué)方法來(lái)提升“教”、“學(xué)”質(zhì)量。

1.確定合理的教學(xué)模式

在“初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)”前提下，根據(jù)基于STEM教育理念與初中科學(xué)探究式教學(xué)的特點(diǎn)初步建立的教學(xué)模型.

基于 STEM 教育的初中科學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)模式將圍繞這樣的模式展開(kāi)：

①問(wèn)題：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣——提出問(wèn)題

②探究：學(xué)生自主、合作探究——探究學(xué)習(xí)獲得科學(xué)原理

③解釋：展示作品，分析特色——STEM過(guò)程

④評(píng)價(jià)：學(xué)生自評(píng)，同伴互評(píng)——產(chǎn)品測(cè)試，交流評(píng)價(jià)

在某一種教學(xué)情境下，通過(guò)探究認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，教師提出核心問(wèn)題，學(xué)生運(yùn)用STEM四個(gè)方面的綜合知識(shí)解釋核心問(wèn)題，通過(guò)量化評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。這樣的教學(xué)模式突出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，創(chuàng)造性地解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。

2.合理設(shè)計(jì)STEM教學(xué)流程

根據(jù)以上教學(xué)模型可將教學(xué)途徑分為四個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行，

第一步：創(chuàng)設(shè)的以生活中的科學(xué)現(xiàn)象為背景的問(wèn)題情境作為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題，便于學(xué)生理解和接受;

第二步：結(jié)合直觀有趣的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)鞏固相關(guān)科學(xué)知識(shí);

第三步：STEM教育提倡的以小組合作的形式解決問(wèn)題或者完成工程項(xiàng)目，根據(jù)每一個(gè)學(xué)生的不同特點(diǎn)進(jìn)行分組，每組有善于規(guī)劃的學(xué)生、數(shù)學(xué)成績(jī)突出的學(xué)生及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^好的學(xué)生，這樣分組有利于學(xué)生學(xué)會(huì)如何在團(tuán)隊(duì)中展現(xiàn)自己的特長(zhǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;

第四步：針對(duì)產(chǎn)品測(cè)試的評(píng)價(jià)交流，包括教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)和學(xué)生對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生糾正不合理的方法和錯(cuò)誤的觀念，提出更新穎的想法及解決方案。

3.教學(xué)實(shí)踐：以教材“大氣的壓強(qiáng)”的教學(xué)為例

【教學(xué)流程】

參考文獻(xiàn)

[1]彭聰，王晶瑩.美國(guó)STEM教育實(shí)施策略的研究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（3）

[2]董澤華.美國(guó)STEM教育發(fā)展對(duì)深化我國(guó)科學(xué)教育發(fā)展的啟示[J].教育導(dǎo)刊，2015（2）：87-90

[3]黃曉，李揚(yáng).論STEM教育的特點(diǎn)[J].江蘇教育研究，2014（15）

[4]黃樺.基于STEM教育理念的科學(xué)教學(xué)[J].教學(xué)與管理.2018（7）