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基于STEM的初中科学教学的研究

范文

徐国飞

摘要：STEM教育理念源于美国，是科学、技术、工程和数学的缩写，旨在通过多学科知识资源的整合和利用，通过培养学生综合思维，培养综合型、复合型人才。因此，在初中科学教学中，渗透STEM教育理念，教师要基于学生发展为本，通过问题引导、项目学习、实践探究、多元评价等，培养学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，促进全面发展。分析了STEM在初中科学教学中的应用意义，解读其应用原则，并制定了有效实施措。

关键词：STEM;初中科学;教学优化;创新

中图分类号：G633.98文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）04-053

在基础教育课程改革纲要中明确指出：要实现课程综合化，改变课程结构单一的局面，培养综合型、复合型人才，促进学生全面发展。而STEM教育理念是基于跨学科间进行的整体教学规划，不仅符合课程改革的要求，还可以在资源整合、探索的过程中，培养学生的创新素养。因此，本文分析了STEM在初中科学教学中的应用意义，解读了其应用原则，并制定了有效实施措施。

一、STEM在初中科学教学中的应用意义

1.有利于培养学生的创新精神

在传统的教學中，对各个知识点内容都是单一讲解，是以此节知识内容为本位，以解决此节知识点问题为核心展开的教学引导，虽然学生对此次所学内容有一个充分的了解和掌握。但是，在考试的时候，遇到综合性问题的时候，便出现了知识混淆的现象，导致解题失误，究其原因是创新思维能力不足，综合思维发展受限。而STEM教育理念在初中科学教学中的融合，是基于科学、技术、工程和数学教育为一体展开的教学引导，这项跨领域教学辅助，不仅可以帮助其构建完整的知识体系，还可以在多维分析的过程中，培养创新精神和综合思维能力，使其得到科学素养、工程素养、技术素养和数学素养的综合培养。

2.有利于培养复合型人才

随着社会的发展，要求在教学中，要培养综合型人才，既要习得知识，还要灵活运用所学知识，将知识转化为自身能力，灵活解决实际问题。而STEM教育理念在初中科学教学中的落实和应用，就有效达到了这一目标，在教学的时候，教师可以充分根据所教内容，结合多种知识、方法和技能，引导学生对问题进行探索分析，既可以激活思维，培养综合素养，又可以使其了解科学、技术、社会、工程、数学之间的联系，使其关注科技发展，关注社会热点问题，在综合解决问题的过程中，树立可持续发展观念，培养综合型、复合型人才。

二、STEM在初中科学教学中的应用原则

建构主义认为，知识不是线上的准确表征，只是一种假设和解释，并不是最后的结论，不同的学生会有不同的理解。也就是说，在科学教学的过程中，渗透STEM教育理念，要重视每一个学生的参与，重视启发引导，为其提供多种信息，在资源整合、开发利用的过程中，培养综合思维能力和综合素养。那么，为提高初中科学教学质量，教师在落实渗透STEM教育理念的时候，要遵从以下几点原则，如：

第一，综合性原则。是对教学内容的要求，旨在在教学实际的时候，能够充分考虑科学、数学、技术、工程等学科知识的综合性，为其提供多种信息资源，在多角度分析，多资源探索、整理的过程中，促进思维发展，培养理性精神，使其在解决实际问题的时候，能够充分考虑各个学科知识，提高问题解决能力。

第二，启发引导原则。是基于学生发展学习需求而提出，要知道素质教育要求，在教育教学中，不仅要让学生学得知识，还要重视能力和品质的培养。因此，在落实STEM教育理念的过程中，要充分考虑学生的实际发展，重视启发引导，以问题为辅助，在师生沟通、生生交流合作的过程中，促进全面发展，渗透多学科内容，培养多角度思维问题的能力，从而培养自主学习能力。

第三，社会实践原则。是基于教学目标和课标要求而提出的。在传统教学中，以单一讲解为主，不仅限制了学生的思维发展，还不利于提高学生学习的积极性，而STEM教育倡导培养综合型人才，使其能够利用所学知识解决生活实际问题。因此，在教学中，要遵从社会实践性的原则，通过社会实践活动的开展，培养对知识灵活应用能力，实现学用贯通。

三、STEM在初中科学教学中的应用路径

1.利用问题引导，培养综合思维

问题是师生沟通的桥梁，也是活跃课堂氛围，激活思维的重要途径。因此，在初中科学教学中，渗透STEM教育理念，培养综合思维，教师要重视问题设计和引导，利用多维提问的方法为辅助，综合多资源内容进行问题启发，在启发引导、问题探索的过程中，实现知识整合，创新教学方法，培养创新思维和综合思维，让学生在解决问题的时候，能够从多个视角进行问题分析，从而提高问题解决能力，设计出最优问题解决方案。例如，在教学《动物的行为》的内容时，主要是通过对动物行为的研究，可以与动物建立更好的关系，理解行为对动物生存的意义。那么，在学习的时候，教师可以以问题为导向，从科学、技术、工程和数学方面进行设问引导，如：首先，教师可以利用信息技术手段为学生播放不同种类动物的行为表现，在视频观看的过程中，让学生结合数学统计知识，对不同种类动物的运动行为进行分类，设计动物行为表格;其次，从科学角度，让学生思考动物行为的产生对人类和动物生存有什么意义？最后，设计开放性问题，让学生利用科学技术和工程设计，到动物园进行切实观看，记录分析动物有哪些行为？行为产生的原因是什么？行为产生有何意义进行探索分析，设计调查报告。通过问题引导的方法，培养学生综合思维，在落实STEM教育理念的同时，培养科学探究精神。

2.运用项目学习，实现知识整合

项目学习法是以一个明确的项目为核心，将学习的主动权返给学生，在项目探索、自主学习的过程中，促进对知识的理解，提高自主学习能力。那么，为渗透STEM教育理念。实现知识整合，可以利用项目学习的方法为辅助，综合多知识内容，在跨领域的同时，设计项目主题，引导其进行自主探索，这样既可以保证学生处于教学主体地位，又可以激发求知探索欲望，为其提供发展自我、提升自我的平台。例如，在教学《牛顿第一定律》科学内容时，重点是引导学生探究阻力对物体运动的影响，那么，在此教学中，可以以组为单位，以项目“探究阻力对物体运动的影响”为核心，让学生小组，针对这一项目实验探究的整个过程进行工程设计，使其运用科学方法设计实验探究内容，运用数学统计和数据分析等，通过表格规划的方法，如：

引导其针对项目进行观看分析，结合数学统计知识，在数据分析的同时，认识小车受到的阻力越小，它运动的距离越远的科学道理。从而促使学生就“若小车受到的阻力为零，那么小车就会一直做匀速直线运动吗？”进行推理。最后让学生小组，根据项目实施情况和项目遇到的问题，以及问题解决方案和成果进行交流分享，在项目学习探究，知识整合的过程中，渗透STEM教育理念，培养科学探究精神，培养综合思维能力，从而促进学生的全面发展，让学生能够灵活运用科学、技术、工程、数学等知识进行项目探索学习，提高对项目的认识和理解，增强科学教学质量。

3.开展实践探究，达到学用贯通

实践探究法在初中科学教学中的应用，打破了传统讲授教学的模式，是以活动为载体，在真实参与、实践体验的过程中，运用所学知识解决生活实际问题，可以应用于课前预习调查，也可以应用于课后作业巩固等，既创新科学教学模式，又可以发挥学生的主体作用，达到学用贯通的目的，使其在解决问题的时候，通过多视角分析、多维度探索等，达到有效解决。例如，在教学《物质的酸碱性》科学内容时，会涉及到酸碱指示剂的内容，那么，为培养学生动手操作能力，达到学用贯通。在课后布置作业的时候，可以开展实践探究活动“自制酸碱指示剂—花青素”让学生搜集生活中的紫甘蓝、黄色万寿菊、红粉玫瑰花等，剪碎加入少量二氧化硅和酒精，进行过滤，然后加入少量稀盐酸和氢氧化钠溶液进行制作探究。通过花青素的制作，让学生能够理解PH值所表示的含义，然后让学生寻找简单的技术和方法保存花青素，通过计算一张滤纸，最多能够制成多少规格的花青素试纸数的过程，培养节约材料、绿色实验的意识。最后让学生利用酸碱指示剂花青素，检验厨房用品的酸碱性，进行数据统计分析，实现有效应用。通过实践探究活动的开展，在真实参与、切实体验的过程中，提高学生的应用能力，培

养科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，促进全面发展。

4.采用多元评价，促进全面发展

基于STEM教育理念的初中科学课堂教学评价，不是为了了解学生对教学目标的掌握情况而展开的，而是通过评价，促进学生学习和发展，提高学生的综合素养。因此，在初中科学教学中，为充分发挥STEM教育的落实价值，可以开展多元、多维评价。例如，在教学《地球的自转》科学内容时，重点是让学生能够认识现代社会中各种地理现象的原因，培养学生懂得生活、善于生活、热爱生活的品质。那么，在点评阶段可以围绕以下内容进行分析：

课堂观察：教师播放学生在课堂学习中的行为和形态，使其对自身在课堂中的表现有一个清楚地了解，展示学生、师生问题交流情况，以及地球自转演示视频、地球自转示意图、时差的计算等，通过课堂实际观察分析，让学生进行自评和互评，在评价中，结合学生对地球自转的科学认识，动手制作地球仪模型，以及演示地球自转工程设计和计算生活中时差问题等，多维评价和观察学生的学习情况，促进其认识不足，通过点评提高学生的学习能力。

作品分析法：点评最直接有效的方法，就是通过学生动手制作的成品和科学实验报告，以及动手实践情况进行分析点评。如，在地球自转学习中，学生借助地球仪或者水瓶正确演示地球自转方向，根据实践绘制自转示意图，以及利用橡皮泥手工制作地球仪等作品，进行客观点评，在小组点评，作品赏析的过程中，提高学习能力，让学生通过点评认识自身在学习过程中的不足，激发学习探究的欲望。

最后，由教师根据课堂实录和作品等，将资源发布在校园平台，让其它学科教师进行点评分析，从不同维度进行客观评价，在评价的过程中，让学生从科学、技术、工程和数学等方面对此次学习过程进行分析，认识不足，提高自我学习能力。从而促进全面发展，提高初中科学教学质量。

综上所述，基于STEM在初中科学教学中的应用，不仅可以促进思维发展，培养综合型人才，还可以创新教学内容和教学模式，培养创新精神。因此，教师一定要重视STEM教育理念的落實，认识其教学的价值和原则，然后利用问题引导法、项目学习法、实践探究法、多元评价法，提高教学效果，促进全面发展。

参考文献：

[1]王承.在初中科学教学中促进学生核心素养发展的策略阐释[J].科学咨询（教育科研），2020（10）：287.

[2]陈坚荥.融合STEM理念的初中科学教学实践探索[J].新智慧，2020（9）：8.

[3]谢杰妹，朱丽丽.基于STEM元素的初中科学课堂教学范式的架构[J].中学物理教学参考，2020，49（7）：12-16.

（作者单位：浙江省临海市台州学院附属中学，浙江临海 317000）

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