莫银土
浙江省杭州市萧山区党湾镇第一小学 311221
摘要：STEM是一个具有开放性的教育概念。在教学过程中，教师应更加注意与课程整合有关的问题。这不仅是传统教学方法的新机遇，也是一个严峻的挑战。在组织教育活动中，教师必须带头应对挑战，以便充分发挥STEM教学方法的积极作用，从而真正丰富基础科学教育的意义。基于笔者多年的从业经验，本文从STEM的基础科学课程教育设计的相关问题进行具体研究，来有效地提高基础科学教育的质量。
关键词：STEM；小学；科学课程；设计研究
一．提倡STEM教育的理论依据
STEM教育模式始于1980年代，始于美国。其主要目的是培养小学生的科学和实践能力以及科学创新的能力，从而使小学生能够积极整合各种学科的知识并将其有效地扩展到实践学习中。在学生的学习过程中培养思维能力是人类创造性活动的核心和支持。在学习和实践的过程中，必须不断积累和培养综合的思维能力。要培养学生的学习观，必须立足于道德、智慧、营养、追求真理、并与时俱进。前新型的学习观念要求学生的学习必须要有意愿进行学习，不能被动等待硬性灌输，通过自身与外界的接触和体验，构建自身的知识体系，同时通过知识的解释和重组，提升学生的实践能力和创新精神。基于笔者多年的从业经验，本文希望通过从STEM角度主要对与基础科学课程的教育设计有关的问题进行具体研究，从而为大多数基础科学教师提供有益的启示。
（一）传统科学课的弊端
目前，我国小学的课程种类繁多，各个学科相互分离。传统的自然课程是显而易见的基于学科的课程，因为这种基于学科的教育分散了学生的知识，并且没有内部联系，所以他们的认知结构是分散的，无法满足时代对复杂人才的需求。目前，仅仅整合科学课程还不够。另外，理科的教学内容与日常生活是分开的，主要集中在抽象问题和探索上，因此学生了解理论却不能指导现实生活。苏教版小学科学教材主编郝京华教授明确指出书中的探究是带双引号的，对学生能力的培养是打折扣的。
（二）新时代对创新型人才的需求
为了适应社会的发展，更新教育观念，培养适应新时代发展需要的创新型企业家已成为教育改革与发展的必然要求和现实选择。跨学科整合，提高核心素养。课程整合的价值取向是提高学生的核心素养技能，以便他们获得适应未来社会生活所需的核心技能和必要素质。促进创新的能力培养创新个性并鼓励学生探索，大胆尝试和创造创新的能力，这符合旨在培养具有核心素质的综合型人才的STEM理念。
（三）特点和价值取向
为了将知识与现实世界联系起来，并提高学生应用、转化和交流知识的能力，STEM教育将这些学科有机地整合在一起，并将在各种学科和机器学习过程中获得的知识转化为探索性知识。STEM教育强调学生的关键地位，而教师则是反映学生思维过程的指导。因此，在基础科学教育中，教师应着重于扩大活动范围，并指导学生利用所学知识解决问题。根据STEM教育理念设计实际任务，让学生有更多的实践时间，有助于培养学生的协作沟通能力和科学思维，而课堂教学则有助于STEM这也是反映教育思想的最好证据。同时，教师必须向学生提供必要的指导，以方便学生进行实验室调查。充分激发学生的好奇心，注意科学思维的启发，使学生逐步养成使用科学证据回答实际问题的习惯，从根本上促进学生思维的发展。
二．课程应用形式
（一）验证型应用形式
教师可以在基础科学课程中设计成熟的教学方法。首先，我们根据在教育重点中设定的明确的教育目标，确定适用于课堂的预设问题。其次，教师在上课前必须认真设计课堂评估和具体的行动计划。并继续分析教学重点。例如，根据STEM的“牛顿第二定律”，课程验证应用程序的设计主要包括以下步骤：首先，它阐明了课程问题，并且教师向学生展示了改变运动的外力的影响。并通过实验对问题进行验证；第二设计课程计划，教师通过准备教育工具（例如砝码，手推车，计时器等）来分组设计教育内容。第三评估计划，即教师，与学生互动，并鼓励学生积极参与学习。通过师生之间的讨论，完善评估计划，以确保评估的准确性和有效性。第四执行计划，验证加工方案的合理性。第五，为了分析数据，教师可以使用相关的智能设备来处理数据。分析和过滤有效数据。第六，共同思考，教师需要及时评估实验过程，加深学生对教育内容的理解，反思和改善实验阶段，并与学生讨论和分析过程的主要实验内容，这种学习方法可以提高学生地学习兴趣，避免枯燥乏味的知识使得学生感到无聊。
（二）探究型应用形式
在基础科学课堂中应用基于查询的方法时，教师必须指导学生发现和解释课程中的未知现象。教育的关键是收集和分析数据，以便学生可以解释他们的结论。在学生研究过程的所有阶段，包括主题选、创造力、提问、信息收集、问题分析、策略制定、协作整合、创造力实践、反思和总结、演讲、分享和交流、老师或组织应对其进行评估。
例如，讲授有关空气污染的STEM课程的设计培训步骤如下：第一，要求学生通过调查了解空气的性质，然后要求学生以拼图的形式介绍空气的成分和成分。第二，加深学生对空气质量指数和认知的理解，教师设计图形图表向学生展示有关空气质量控制的信息，并让学生了解如何应用图表，以便学生最终我们鼓励理解和掌握持续勘探过程中的空气污染来源。第三讲解污染物受大气运动的影响过程。第四是让学生了解温室效应并创建一个模型来解释它。第五，通过讨论来探索地球臭氧空洞的成因和后果，并与教师和学生互动以讨论相应的有效补救措施。第六，对室内污染物产生的来源进行探究识别，并探寻有效的防范措施。第七，为了加深学生对空气污染防治设备的认识，教师可以采用建立空气模型的方法，帮助学生了解和掌握有关设备，加强学生对问题的认识。
（三）制造型应用形式
这是一门根据STEM制造型教学法在科学课程中的应用而全面利用STEM知识的课程。教师引导学生对物品进行加工改进，通过提高学生的动手能力，提高学生对所学知识的理解能力，并设定可培养学生实践技能的教育目标。然后教师通过向学生讲授设备制作过程和相关知识后，对问题进行反思并加深理解。
（四）创造型应用形式
基于科学课程的STEM知识，采用了创新的教育模式。教育目标是使学生能够设计和创建对象，同时指导他们设计、创新和改进对象，从而增强学生对知识概念的理解。例如，当教授“报警设计”知识内容时，设计培训步骤如下。首先，教师向学生讲授有关警报的情景故事。第二指导创新，首先教师为学生讲解了电路的工程原理，同时指导学生画出了工作原理图。第三协作设计，教师指导学生通过交互式导航设计报警电路系统，并允许学生报告设计原则。第四，生产验证指导学生在生产完成后测试报警电路系统的有效性。第五应用改进，通过学生之间的讨论，探索报警电路系统中需要改进和改进的领域，第六次共享思考，学生将展示创新和改进后的工作，通过相互之间的交流反思优化过程中存在的不足，全面提高学生的理解能力，并提高学生地学习热情和效率。
三．应用实例
（一）探究空气组成
（1）学生使用空气的构成、性质等知识了解空气成分和特性的知识来显示空气成分。（2）通过反映空气质量指数信息图表，合理解释如何应用该图表以及寻找空气污染源，对空气质量指数的概念有清晰的了解，了解那一些污染物会噪声空气的污染，了解造成空气污染以后的危害；（3）了解大气运动对污染物运动的影响，了解大气运动的规律和污染物在大气中的分布情况；（4）解释建立温室效应的简单模型；通过给学生们提供一些资料，辅助他们建立温室效应的模型；通过对模型的构建和分析，了解温室效应的原因和现阶段碰到的问题；（5）讨论地球臭氧洞的成因和影响，并研究工程师采取的改进措施。（6）识别室内污染物源并研究预防或缓解措施；（7）建立和观察简单的空气污染控制模型，使学生了解和体验空气污染控制和预防技术。该STEM课程侧重于工程学，探索与我们的生活密切相关的空气污染问题，并鼓励学生使用此方法来理解和解释问题。
（二）制作电报机
（1）情境引入：没有电的时候陌生人之间怎么传播消息（2）设备培训：让学生对设备有一定的了解（3）机器制造：根据相关知识的控制，创建一个简单的电报模型。（4）讲解知识：详细讲解电报机原理，对电报机的基本原理进行展示（5）联合改进：讨论了各组制造的电报机模型，并分析了改进要求。（6）分享反思：引导学生进行更深入的思考，例如就实验活动发表意见。整个制造过程中，学生们已将知识和实践相结合，并增加了对学生的兴趣，使学生对电报机有了一定的了解，为今后的深入了解奠定了基础。
（三）制作警报器
（1）背景介绍：向学生讲解警报器的故事，以使他们对工程设计有事先的了解。（2）创新指导：指导学生认识和理解电的基本知识，并进一步指导他们对电路的理解。必须掌握基本结构，工作原理等，并画出电路工作原理图。通过老师的一步步指导，学生可以自主画出原理图，能够更好的帮助学生去理解警报器的构造；（3）协同设计：绘制报警电路系统图，设计报警电路系统，并合理解释设计原理。（4）制造验证：通过实际检查和讨论，我们确定警报电路系统可以有效地工作。（5）应用程序改进：我们通过讨论确定并优化了需要改进的项目。（6）分享反思：反思如何通过分享创新作品和与观众交流来进一步优化。
四．结论
综上所可以分析得到述，我国并不缺乏STEM独立的学科设置和学习方法，但是学习者通常缺乏STEM阅读技能，长期忽视知识的理解和应用是无关紧要的。因此，我国必须借鉴美国的相关经验，积极推进STEM教育。如今，STEM教育已在我国建立了相应的试点项目，并且正在逐步向全国扩展，提高小学生的科学素养和能力。
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