新时期STEAM教育理念下的小学科学教学分析

【摘要】相比传统的教学活动，STEAM教育理念的跨学科性以及体验性特征更能够为学生综合素养的形成奠定良好的基础。教师在STEAM教育理念下，注重学生的学习体验以及知识习得，能够更高质量地开展教学活动。文章着重分析STEAM教育理念下的小学科学教学活动开展策略。

【关键词】STEAM；
教育；
小学；
科学

作者简介：方勇（1975—），男，江苏省扬中市新坝中心小学。

跨学科知识学习已经成为新时期小学科学教学工作开展的重要方向。依托STEAM教育理念的小学科学教学能够充分凸显学生的主体地位，促进学生未来学习生活必备素养的形成。小学科学教师需要不断优化教育理念，高质量落实STEAM教育。

一、核心概念界定

（一）STEAM教育概述

STEAM教育包括科学教育、技术教育、工程教育、艺术教育以及数学教育。教师通过科学教育能够培养学生的科学观念，引导学生掌握科学领域中的相关知识；
通过技术教育以及工程教育能够进一步促进学生实践能力的提高，促进学生综合素养的形成；
通过艺术教育能够提升学生的人文艺术素养；
通过数学教育能够引导学生着重探究数学知识在各领域中的实际应用，在提高学生推理能力、计算能力的同时帮助学生理解数学学科的应用价值。

（二）STEAM教育理念的核心特征分析

1.跨学科性

跨学科性是STEAM教育理念的直观体现，也是STEAM教育理念与传统教育理念的显著差异。教师在应用STEAM教育理念期间，分别在科学、技术、工程、艺术以及数学领域中寻找教育资源并将其整合在一起，再通过落实多元化教学策略以及设立各种教学目标的方式，要求学生将各学科知识融会贯通，从而能够潜移默化地培养学生综合运用知识的能力。

2.体验性

STEAM教育理念下的教学活动具有较强的体验性。学生无论是利用数学、工程还是艺术等领域的相关资源开展学习活动，都需要在不断实践的过程中探索新的学习思路以及学习方法。基于STEAM教育理念的教学活动主张学生充分发挥自身的主观能动性，通过自主探究以及合作学习等多元的方式解决实际问题。部分教师应用STEAM教育理念时，能够发挥学生的主观能动性，结合学生实际生活开展教学活动，进一步凸显了STEAM教育理念的体验性特征。

3.情境性

情境性是指应用STEAM教育理念时，学生的知识习得并不是通过外界灌输，而是在特定的教学情境内由学生结合自身已有的知识结构进行深度分析，并与学习环境产生交互获得新知。因此，情境性是确保STEAM教育理念的应用价值得到有效发挥的重要特征，也是确保教学活动高质量开展的重要条件。

4.设计性

设计性是指应用STEAM教育理念时，学生需要设计出最终成品，从而依托成品展示自身的知识运用能力及知识迁移能力。

二、STEAM教育理念下的小学科学教学设计原则

（一）整合性原则

STEAM教育理念下，教师需要结合自身的教学经验、各学科的教学内容以及校园文化等多个方面进行分析，确保能够为学生设计一套由简单逐渐变为复杂的教学序列，引导学生从各个学科领域当中寻求解决问题的方式，促进学生认知的螺旋式上升，帮助学生在各项实践活动中形成科学素养。因此教师需要遵循整合性原则，以此实现人文艺术教学与自然科学教学的有机统一，为学生的全面发展提供坚实的保障。

（二）探究性原则

探究是学生学习小学科学知识的主要方法。学生的思维能力相对薄弱，教师在开展教学活动时需要以学生的形象思维为主，为学生提供可视化以及直观化的教学用具。

此外，教师需要为学生设计探究问题。问题的设计需要匹配学生认知思维发展的规律，倘若教师为学生设计的探究问题难度较高，将难以有效激发学生的学习兴趣；
倘若教师为学生设计的探究问题过于简单，将无法确保学生能够整合其他学科的资源解决问题。因此教师需要确保探究问题具有梯度性，帮助学生在探究的過程中提高操作技能，培养学生的科学探究精神。

（三）过程性原则

STEAM教育理念下，教师对学生学习过程的评价主要以过程性评价为主。如教师关注学生在实际学习期间的行为动机以及学习思维的变化情况，并通过过程性评价与终结性评价结合的方式了解学生课程学习目标的完成情况。教师遵循过程性原则，更关注学生在学习过程中各项学习能力是否得到有效提高，同时也更关注学生在经过一段时间的学习后综合水平的发展情况。

三、STEAM教育理念下的小学科学教学设计框架

（一）明确问题

以苏教版科学三年级上册第3单元“固体和液体”为例，教师可以要求学生结合固体与液体之间的区别设计一款产品，让此产品能够同时容纳固体和液体。首先，教师需要引导学生详细探究关于此产品的各项工作原理、产品材质以及产品功能，同时还需要引导学生明确自己需要利用哪种辅助材料完成产品的制作。其次，教师需要引导学生从受众群体的角度出发，探究自己设计的产品适合哪些群体。当学生经过一段时间的沟通交流后，教师可以为学生分配具体的任务，并制订完成任务的计划。最后，教师需要引导学生在规定的时间内探究此产品能够解决哪些问题以及为什么此产品的设计是有效的。

（二）有效指导

在学生正式制作产品前，教师需要引导学生通过头脑风暴等活动制订计划，再引导学生结合自身的实际情况选择合适的框架，将想法融入其中。在此期间，教师需要着重关注学生的学习动机，倘若部分学生对设计的内容产生认知偏差，教师则需要给予有效指导，但不能过多地干预。此外，教师在学生将设计方案落实到实际应用时，可以通过巡视对学生的设计方案提出整改意见，确保能够有效指导学生的实践过程。

（三）产品改进

产品改进能够帮助学生从多个维度了解产品存在的实际问题。为发挥产品改进环节的重要价值，当实物产品落地后，教师需要引导学生进行一系列的测试，并将相关数据记录在实验记录单中。此时，教师引导学生进行小组展评，对于存在问题的产品，学生需要做进一步改进，并进行二次效果检验。

（四）评价测试

在评价测试阶段，教师需要组织学生采用生生评价等多元化教学评价方式，小组成员之间相互监督，对对方的学习过程进行评价。多元化教学评价方式能够帮助学生进一步明确自身的问题所在，学习他人的先进经验，从而解决自身的实际问题。

四、STEAM教育理念下的小学科学教学实践

笔者以“探究保温杯”的教学为例，探究STEAM教育理念下的小学科学教学实践。笔者之所以选择保温杯作为产品设计的原型，是因为学生已经通过学习苏教版科学三年级上册第1单元了解了热空气和冷空气；
通过苏教版科学五年级上册第2单元学习了热传导、热对流以及热辐射等相关概念，具备了一定的理论基础。此外，笔者通过教学观察发现学生已经能够借助信息化工具寻找辅助资源。

（一）明确目标

笔者组织学生开展调查活动，要求学生调查现实生活中的保温杯是否存在设计不合理之处，并要求学生结合自身的认知探究保温杯除了能够发挥保温功能，还能够起到哪些作用。在调查过程中，学生可以与同学进行交流，也可以利用互联网平台查阅相关资料。接着，笔者为学生发放白纸，要求学生分别从保温杯的材质、结构以及外形等多个方面写下自己的设计想法，并为自己设计的保温杯起一个有趣的名字。

（二）明确要点

保温杯设计的方式多种多样，为确保教学的有效性，笔者依托线上教学平台为学生提供关于保温杯的工作原理以及关于塑料、金属等材料属性的教学视频。学生通过视频，认识到每一种材料都有它的特点，可以把有不同特点的材料组合起来，做成可以在较长时间内保持温度的杯子。如此，学生通过观看视频，借助思维导图明确了设计要点。

（三）原型设计

学生对保温杯的各种理论知识已经具有较为清晰直观的认知，此时笔者引导学生结合自己设计的思维导图与小组成员进行保温杯的原型设计。学生在设计初期不可避免地会遇到各种问题，笔者充分发挥自身引导者的作用，鼓励学生耐心设计，并且在必要的时候为学生提供一定的指导。

在学生进行原型设计的过程中，笔者指导学生完成科学写作以及造型设计的任务，理清原型设计的思路［1］。在科学写作中，学生需要以三视图的方式绘制保温杯的外观形态设计图，标注保温杯的杯体、杯盖、密封圈、开关、杯嘴以及胶垫等部分，并在每一部分下写出自己的设计心得。在造型设计任务清单中，学生需要将科学与艺术融合，从艺术审美的角度出发，详细阐述保温杯造型的设计思路以及灵感来源［2］。

（四）作品改进与评价测试

笔者为学生制订详细的保温杯质量要求，如确保热水每分钟温度下降不能超过2摄氏度，倘若保温杯没有达到质量要求，则需要改进作品并进行二次测试。在测试过程中，笔者为学生提供80摄氏度的热水，要求学生将热水放在保温杯内5分钟，并测量热水每分钟温度的变化情况，以此测试保温杯的保温效果。当所有学生的作品均达到质量要求时，笔者引导学生进行自我评价以及相互评价，同时笔者对学生的探究过程以及最终结果进行全面的评价，促进学生进一步优化自己的作品［3］。

（五）引导学生进一步探究

为进一步提高科学课程的教学质量，培养学生的发散思维能力以及创新思维能力，笔者引导学生探究科学知识的内涵，将科学知识放在真实情境中，促进学生领悟科学知识与其他学科知识的内在逻辑关系。如此，学生能够在学习的过程中不断接受新知识，并且敢于質疑，积极结合具体情境思考问题。

此外，笔者要求学生在完成“探究保温杯”任务期间，认真反思遇到的问题，探究问题的最优解决路径，以此实现深度学习。由于学生具有较强的个体差异性，不同学生的学习能力、科学素养各不相同，因此笔者在必要的情况下给予学生适当的帮助和支持。当学生对某一领域的知识存在认知偏差时，笔者为学生进行详细的讲解，帮助学生扫清知识障碍，进一步引导学生深入探究知识的内涵。

学生完成“探究保温杯”的任务后，笔者引导学生结合其他领域的知识，利用杠杆原理以及力的传递原理制作一个自动倒水装置，引导学生进一步探究温度的变化规律、杠杆原理以及力的传递原理相结合能够迸发出怎样的科学创新，从而发挥STEAM教育理念的价值。

结语

综上所述，STEAM教育理念下的小学科学教学实践能够充分激发学生学习的主观能动性，有效引导学生从科学、技术、工程、艺术以及数学等多个维度探究解决问题的策略。教师应用STEAM教育理念，创新小学科学教学的策略，促进学生合作交流、动脑设计、动手制作，能够真正做到满足学生的学习需求，为小学科学教学课程赋能。

【参考文献】

［1］杨金勇，王梦珂.STEAM与创客教育整合课程体系研究：以小学科学为切入点［J］.现代教育技术，2021，31（10）：118-124.

［2］许佳.STEAM教育理论下小学科学单元主题活动的教学探究［J］.辽宁教育，2021，No.654（21）：35-39.

［3］吴章德.基于中华优秀传统文化的小学STEAM教育实践与探索：以教科版小学科学教材拓展为例［J］.教育与装备研究，2018，34（09）：19-22.

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