問題驅(qū)動下的STEM教學(xué)

王昱悅

〔摘? ? 要〕? 隨著新課改的推進(jìn)， STEM 教育理念被廣泛地應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂。在此過程中，教師作為學(xué)生的引導(dǎo)者致力于激發(fā)學(xué)生的參與熱情，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。受年齡等多種因素的影響，小學(xué)生經(jīng)常無法快速理解教學(xué)內(nèi)容。為改變這一現(xiàn)象，教師應(yīng)積極發(fā)揮自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；問題驅(qū)動；STEM教學(xué)策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 18-0067-03

STEM?教育是一種融科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)于一體的綜合性教育模式。相較于傳統(tǒng)意義上的教學(xué)模式，STEM?教育更講求學(xué)生的主體地位。一般來說，學(xué)生的實(shí)踐能力有限，所以，教師既要重構(gòu)自己的教學(xué)重點(diǎn)，關(guān)注他們的自主能力、創(chuàng)造能力，又要憑借學(xué)情預(yù)估讓學(xué)生懂得如何解決問題。本文從具體的教學(xué)案例出發(fā)，深入分析問題驅(qū)動下小學(xué)科學(xué)STEM教學(xué)策略的有效應(yīng)用。

一、貼近實(shí)際生活，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

（一）創(chuàng)設(shè)情境，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

在以往的教學(xué)活動中，教師經(jīng)常以自己為主體，根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)情預(yù)設(shè)教學(xué)內(nèi)容。然而，從實(shí)際的教學(xué)效果看，由于小學(xué)生的知識積累與教育者不同，所以，整體的課堂氛圍普遍比較低迷。為了解決這一問題，大部分教師會引入STEM?教育理念并構(gòu)建生動的教學(xué)情境。相較于傳統(tǒng)意義上的師生互動，STEM教育通過具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目以及情境，學(xué)生一邊理解任務(wù)要求，一邊搜集、對接、整合、分析課內(nèi)、課外的資源?，能夠獲取更多的參與感。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《空氣有質(zhì)量嗎》一課為例。在課程導(dǎo)入階段，教師首先提問：生活中有哪些事物是有質(zhì)量的？結(jié)合這一問題，學(xué)生紛紛結(jié)合自己的理解回答：書包是有質(zhì)量的，書本是有質(zhì)量的。隨后，教師追問：空氣是有質(zhì)量的嗎？在此過程中，學(xué)生各抒己見，敘述自己的猜想。針對不同的想法，教師依次展示兩只泄了氣的皮球、一個電子秤以及一個打氣筒。問道：“如何用上述三個道具稱量空氣的質(zhì)量？”接下來，學(xué)生以小組討論的形式共同商討實(shí)驗(yàn)方法。經(jīng)過2分鐘的討論，部分小組嘗試著分享自己的觀點(diǎn)，即，把一只球打滿氣，分別測量2只球的重量，計(jì)算兩者的差值就能得到球體內(nèi)空氣的質(zhì)量?；谶@一觀點(diǎn)，教師一邊聽取學(xué)生的建議，一邊展開實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過一系列的操作，學(xué)生逐漸印證了自己的想法。在實(shí)驗(yàn)的最后，教師又普及了測量空氣質(zhì)量這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的發(fā)展過程。

小學(xué)生的知識積累以及實(shí)踐能力有限，所以，教師要做好相應(yīng)的引導(dǎo)。通過問題情境與生活情境的結(jié)合，學(xué)生能夠在項(xiàng)目初期就確定實(shí)踐框架。憑借提問—猜想—討論—驗(yàn)證—總結(jié)等一系列步驟，學(xué)生逐漸掌握了探索的內(nèi)容。

（二）加強(qiáng)實(shí)踐引導(dǎo)，提高學(xué)生綜合能力

陶行知認(rèn)為，教育與生活密不可分。與此同時，快樂也是教育者應(yīng)考慮的主要內(nèi)容。對小學(xué)生而言，單純的理論講授并不能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。從學(xué)生的生理特點(diǎn)看，多元、有趣的小游戲更能讓他們樂于參與。因此，教師在引入?STEM?教育理念設(shè)計(jì)具體的實(shí)踐活動時，不僅要創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境，還要利用問題引導(dǎo)，讓學(xué)生形成“理論學(xué)習(xí)—應(yīng)用遷移”的學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過多次地引導(dǎo)，學(xué)生能逐漸意識到，知識的輸出與知識的輸入同等重要。由于實(shí)踐活動集溝通交流、操作實(shí)踐、創(chuàng)新于一體，所以，一定會產(chǎn)生諸多摩擦。面對學(xué)生中出現(xiàn)的小問題，教師要注重引導(dǎo)，讓他們嘗試自己解決具體的問題。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《不同環(huán)境里的植物》一課為例?！拔覀兩钪谐Ｒ姷闹参镉心男?？你還知道哪些不常見的植物？這些植物分別生長在哪些環(huán)境中？”學(xué)生要回答這一連串的問題，就需要在預(yù)學(xué)階段到當(dāng)?shù)氐幕B市場了解植物的基本種類。考慮到學(xué)生的實(shí)踐能力，教師提前發(fā)放了一張表格。根據(jù)表格內(nèi)容，學(xué)生將植物的名稱、特點(diǎn)以及生長環(huán)境記錄下來。在課程導(dǎo)入階段，教師以學(xué)生的實(shí)踐成果為基礎(chǔ)引入本節(jié)課的重點(diǎn)：不同環(huán)境里的植物以及它們的生長特點(diǎn)。由于學(xué)生搜集的信息比較有限，在課程講解階段，教師利用PPT展示了此前發(fā)放的表格，并以“答案+引導(dǎo)”的方式逐步完善“沙漠中的植物”“水中的植物”“雨林中的植物”等多個課題。

STEM教育理念下的小學(xué)科學(xué)課堂是充滿生機(jī)的。一方面，學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力，將自己的所思所想融入具體的實(shí)踐；另一方面，實(shí)踐內(nèi)容蘊(yùn)含著大量的知識點(diǎn)，學(xué)生在具體操作時也能實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)的有效應(yīng)用。值得一提的是，教師不再是學(xué)生的監(jiān)督者，而是引導(dǎo)者，學(xué)生經(jīng)常會產(chǎn)生激烈的觀點(diǎn)碰撞。憑借教師的適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)生能逐漸形成體系化的知識結(jié)構(gòu)。

二、發(fā)掘教學(xué)資源，優(yōu)化授課內(nèi)容

（一）促進(jìn)學(xué)科融合，豐富活動內(nèi)容

從學(xué)科特點(diǎn)看，小學(xué)科學(xué)本身就是一門綜合的學(xué)科。然而，在以往的教學(xué)活動中，教師經(jīng)常忽略教材內(nèi)容的延伸。雖然學(xué)生能夠根據(jù)教材中的描述完成初步的探索，但要提升他們的綜合能力，教師就要重構(gòu)教學(xué)理念，整合更多的教學(xué)資源，而最顯著的特征就是促進(jìn)學(xué)科融合。實(shí)踐表明，小學(xué)科學(xué)與化學(xué)、物理、音樂、語文等多個學(xué)科的融合，能讓學(xué)生更加樂于參與課堂互動。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《七色光》一課為例。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生要學(xué)會用多種身邊的物品制作彩虹。教材中的內(nèi)容與物理知識有著諸多聯(lián)系，因此教師提出了一個學(xué)習(xí)項(xiàng)目：制作人工彩虹。在此過程中，學(xué)生要依托教材內(nèi)容，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息查詢相關(guān)的操作方式。當(dāng)學(xué)生了解了人工彩虹的制作方式后，教師發(fā)放調(diào)查問卷，讓他們填寫自己所需的材料。在課程講解階段，教師展示了兩組實(shí)驗(yàn)材料，其中，一組是不需要水的，而另一組則需要用到水。隨后，被點(diǎn)名的學(xué)生到臺前展示他所了解的實(shí)驗(yàn)步驟。

一般來說，小學(xué)科學(xué)中的大部分教學(xué)內(nèi)容均取自人們的生活，但也有部分知識與物理、化學(xué)等學(xué)科息息相關(guān)。區(qū)別于其他章節(jié)，這些知識點(diǎn)往往更加抽象且復(fù)雜。因此，教師往往要另辟蹊徑，運(yùn)用多個學(xué)科的工具、材料闡釋具體的知識點(diǎn)。

（二）優(yōu)化教學(xué)引導(dǎo)，轉(zhuǎn)換師生角色

長期以來，學(xué)生作為被動的知識接受者，缺乏探索積極性。隨著新課改的推進(jìn)，越來越多的教師致力于重構(gòu)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，激發(fā)他們的思維與活力。受時間與空間的限制，教育者往往無法實(shí)現(xiàn)知識講解的連貫性。針對這一現(xiàn)象，教師不妨轉(zhuǎn)換自己的角色，即，把學(xué)生放在“教師”的位置上，把自己放在“學(xué)生”的位置上，讓學(xué)生圍繞具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)果的匯報(bào)。為了加深學(xué)生對知識點(diǎn)的印象，教師可以模仿“學(xué)生”的角色，進(jìn)行積極的提問。這樣，通過有來有往的師生互動，引導(dǎo)學(xué)生逐漸掌握課程知識重點(diǎn)。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《浮力》一課為例。從前期的教材內(nèi)容分析中，教師發(fā)現(xiàn)，本節(jié)課涉及的知識點(diǎn)大多比較抽象，因此嘗試通過物理實(shí)驗(yàn)與教材內(nèi)容的融合，讓學(xué)生理解何為浮力以及浮力在生活中的具體應(yīng)用。在預(yù)學(xué)階段，教師提出了一個簡單的家庭實(shí)驗(yàn)問題：浮力受哪些因素影響？根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生要利用兩個體積相同重量不同的球、水探究浮力的影響因素。經(jīng)過一系列的實(shí)踐，學(xué)生初步得出自己的經(jīng)驗(yàn)。在課程講解階段，教師隨機(jī)請一名學(xué)生并要求他復(fù)盤此前的實(shí)驗(yàn)流程。區(qū)別于以往的授課流程，這時，教師將自己代入學(xué)生的視角并進(jìn)行提問，如為什么要將兩個體積相同、重量不同的圓球放入水中？結(jié)合循序漸進(jìn)的提問，學(xué)生充分調(diào)動自己的知識積累完成知識點(diǎn)的應(yīng)用與遷移。

區(qū)別于以往的教學(xué)模式，學(xué)生不再是單純的知識接受者，而成了知識的輸出者。值得一提的是，教師除了可以進(jìn)行師生角色的互換，還可以在日常的教學(xué)活動中指定某一名學(xué)生進(jìn)行部分知識的講解，這樣，該生為了回答好其他同學(xué)可能提出的問題，就會自覺地深入挖掘教材內(nèi)容。

三、強(qiáng)化實(shí)踐形式，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程

（一）大膽猜想，發(fā)現(xiàn)問題所在

從問題驅(qū)動的落實(shí)過程看，大膽猜想是任何一個實(shí)驗(yàn)開始的前提與基礎(chǔ)。在猜想的過程中，學(xué)生首先要進(jìn)行假設(shè)。區(qū)別于普通的猜測，問題驅(qū)動理念下的猜想，需要一定的佐證，適當(dāng)?shù)牟孪氩粌H能透露出學(xué)生的所思所想，還方便教師進(jìn)行后續(xù)的教學(xué)引導(dǎo)。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《斜坡的啟示》一課為例。考慮到后續(xù)的授課效率，教師在預(yù)學(xué)階段提出一個問題：斜坡的使用是更省力還是更費(fèi)力？針對這一提問，學(xué)生紛紛提出自己的想法。其中，有的學(xué)生認(rèn)為，斜坡更省力，也有的學(xué)生認(rèn)為，斜坡更費(fèi)力。隨后，教師要求他們根據(jù)自己的猜想制訂具體的實(shí)驗(yàn)方案?？紤]到學(xué)生的實(shí)際情況，教師又構(gòu)建了兩個場景：其一是利用彈簧拉力器將1個小車從地面抬升至1m處，其二是利用彈簧拉力器將小車放在斜面上拉高1m?！斑@兩種方式哪一個更省力？”在課程講解階段，教師分別詢問此前提出不同觀點(diǎn)的學(xué)生，你的猜想被證實(shí)了嗎？憑借前期的猜想以及后續(xù)的實(shí)踐，學(xué)生逐步得出自己的結(jié)論。

一般來說，無論學(xué)生做出何種猜想，教師都不能有干預(yù)的行為。如果教師因?yàn)槟骋幻麑W(xué)生提出的“不靠譜”猜想而予以批評，就會壓抑學(xué)生的天性。為了最大限度地提升學(xué)生的實(shí)踐熱情，教師要重視這一環(huán)節(jié)并引導(dǎo)學(xué)生依托猜想親身試驗(yàn)、證明、交流。

（二）得出結(jié)論，復(fù)盤實(shí)驗(yàn)流程

基于問題驅(qū)動理念的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是一個系統(tǒng)的過程，當(dāng)學(xué)生得出相應(yīng)的結(jié)論后，教師要輔助他們復(fù)盤實(shí)驗(yàn)流程。受時間的限制，教師經(jīng)常會忽略實(shí)驗(yàn)流程的復(fù)盤。而通過一步步地回顧實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生能夠從感性認(rèn)識逐步上升至理性認(rèn)識。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)《煤、石油和天然氣》一課為例。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將制作一個模擬石油開采的器具。與此同時，學(xué)生還要了解石油分布的圈層。在課程講解的最后，教師帶領(lǐng)學(xué)生依次回顧實(shí)驗(yàn)所用的材料以及具體步驟?！拔覀兪紫纫獪?zhǔn)備廣口瓶、食用油、石子以及雙孔橡皮塞等材料。隨后，將長頸漏斗和玻璃導(dǎo)管穿過橡皮塞，分別伸入瓶底和瓶中部，?把與玻璃導(dǎo)管相連的橡皮管另一端放入空燒杯中。最后，向長頸漏斗中緩緩倒入紅色水，觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象?！眳^(qū)別于以往的總結(jié)方式，教師將總結(jié)的主動權(quán)交給學(xué)生。

合理的實(shí)驗(yàn)復(fù)盤不僅能幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)步驟，還能提升他們的口語表達(dá)能力以及知識積累水平。在此過程中，教師要做好引導(dǎo)，更好地提升課堂教學(xué)成效。

總之，隨著小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展，越來越多的教師意識到STEM?教育理念的重要性。由于小學(xué)生的實(shí)踐能力有限，因此，循序漸進(jìn)的問題引導(dǎo)能提升他們的邏輯思維能力。值得一提的是，為了最大限度地提升課堂教學(xué)效率，教師要緊跟學(xué)生的實(shí)踐流程，并進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)。

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