基于 STEM 教育理念的“认识固体”教学设计与实践

（曲靖师范学院，云南，曲靖 655000）

摘 要：STEM 教育使学生实现多学科的融合学习，目的是培养学生发现问题、探究解决实际问题的能力，促进学生的综合发展。本研究通过运用文献分析法、行动研究法、问卷调查法来设计一项 STEM 教育理念指导下“认识固体”

的教学设计与教学活动。经过研究发现基于 STEM 教育理念的教学提高了学生理解和掌握科学知识的能力、提高了学生对科学知识的探究能力、提高了学生对科学课的期待、促进了学生对数学和科学的融合。所以本研究针对这一问题提出了三个建议。

关键词：小学科学；STEM 教育；认识固体；教学设计；实践STEM 教育有利于培养小学生的合作探究实践能力，落实全面发展的素质教育目标 [1]。通过设置与生活贴切的情境让学生体验科学与生活息息相关的地方；同时也注重各个学科之间的联系并进行整合与优化，提高学生的综合实践能力[2]。

一、研究问题的提出

1、文献综述

STEM 教育诞生于美国，经过了三个时期的发展，在理论和实践方面都取得较大的成果。STEM 在国内外发展历程不一从而形成了各自的 STEM 教育理论体系。国内的 STEM 教育起步时间是 2000 年。五年后国家出台的一系列政策在一定程度上推动了 STEM 教育的发展。国内的学者们对 STEM 教育的定义、课程设计、模式等内容进行了研究，以培养复合型人才为目标的 STEM 教育概念得到广泛认同。但 STEM 教育理念指导下的小学科学教学设计和实施的案例在国内不多。

本研究将 STEM 教育理念与小学科学教学相结合，设计并实施 STEM 教育理念下“认识固体”的科学教学案例。

二、研究思路与方法

设计了基于 STEM 教育理念的“认识固体”的教案并进行实践教学，然后进行教学课后反思，并问卷调查学生学习情况，反思修改教学设计。问卷调查采用前后测的方法，包含了科学知识、科学探究、科学态度、学科融合 4 个部分，目的是了解 STEM 课程前、后学生的科学素养变化情况。发放前、后测问卷均为 100 份，回收 100 份，均为有效问卷。

三、研究结果与分析

1、科学知识维度落实结果及分析

两个班的学生对“固体的性质”的了解程度显著提高，均由 20% 以下提高至 90% 以上。表明基于 STEM 教育理念指导下的“认识固体”的课堂中，学生对科学知识的了解程度可以得到明显提高。

学生亲身体验学习的过程，对知识点有自己的理解。三（1）班、三（2）班对“岩石风化为沙土后仍然是固体”的理解率分别提升了 31.4%、37.8%，理解率显著提升。

2、科学探究维度落实结果及分析

STEM 教学有利于提高学生的科学探究能力。在 STEM 教学前，两个班学生选择分离顺序的正确率在 30% 以下，在STEM 教学后 70% 以上的学生掌握了分离顺序。

3、科学态度维度落实结果及分析

STEM 课程的实施提高了学生的期待程度，更容易激发学生的兴趣。三（1）班对科学课的期待程度均在 90%以上，三（2）班对科学课的期待率由 89.8% 提高到 98.0%。

4、学科融合落实结果及分析

STEM 课程可以学生提高学科融合意识。实施前，两个班分别有 35.3%、42.9% 的学生在科学课上偶尔会运用其他学科知识解决问题；实施 STEM 课程后，两个班均有 70% 的学生认为在之后的科学课上应该“经常”和其他学科联系起来解决问题。

四、研究结论及建议

1、 研究结论

（1） STEM 教学使学生更好的理解和掌握本节的科学知识

基于 STEM 教育理念指导下的“认识固体”课堂教学，学生积极参与到了课堂活动中，亲身体验了学习的过程，同时学生对固体的性质、分离固体混合物的方法等方面的科学知识掌握程度有了明显提高。

（2） STEM 教学提高了学生对科学知识的探究能力教学前很少有学生可以选择出正确的分离顺序，教学后学生可以假设分离的顺序再进行思考，然后说出此分离顺序的原因，通过教师引导来验证假设，最后确定分离顺序。

（3）STEM 教学提高了学生对科学课的期待

教学前后小学生对科学课的期待程度是很高的，并且在实施 STEM 课堂后，两个班学生对小学科学课堂的期待程度都上升了。

（4） STEM 教学促进学生对数学和科学的融合

教学前的大部分学生认为小学科学课只会用到科学知识，而教学后的大部分学生认为会用到数学知识。比如本节课建立了数感和质量单位的应用。

2、研究建议

（1） 教室情境下的 STEM 教学

以教室里的空气是气体为导入，再引入固体，然后展开对固体性质、固体的分离与混合等科学知识的探究，同时拓展知识问题，后来引导学生将各知识点串接成一个整体得出结论，最后教师总结评价。

（2） 合理分配小组成员

在教学实施过程中发现，小组之间完成任务的情况会受成员之间关系好坏的影响，要尽可能让每一位同学都自主的参与到活动中。

（3） 及时给予多元评价

每种评价方式都有各自的特点，教师应该结合学习内容和学生自身的特点选择恰当的评价方式。

参考文献：

[1]《义务教育小学科学课程标准》2017:18-19

[2] 张雪莲 . 基于 STEM 教育理念的小学科学教学案例物体的平衡设计与实施 [D]. 山东师范大学 .2020:1-2