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基于STEM理念的小学科学课程活动设计
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何斐汪存友
摘要：本文基于STEM教育理念分析了小学科学课的价值导向，依据STEM教育的本质特性，以“会飞的空气——走马灯”项目为例，以5E教学模式为基础，从参与、探究、解释、迁移和评价五个方面对课堂教学活动进行设计，以期能够培养小学生的创新思维和解决问题的能力。
关键词：STEM理念;跨学科;教学设计;5E教学模式
中图分类号：G434?文献标识码：A?论文编号：1674-2117（2021）07-0061-04
相关概念界定
1.STEM教育的本质
STEM教育代表科学、技术、工程和数学，它遍及生活的每个部分。STEM教育的基础始于幼儿时期，这一时期的孩子们可以从最早的科学和环境中学习数学和技术。孩子们自然也会通过亲身实践的多感官和创造性的经验进行早期的STEM探索，这些经历可以激发他们的好奇心，发展他们的批判性思维和解决问题的能力。
2.5E教学模式
5E教学模式形成于STEM教育的实践之中，是由美国生物学课程研究所（BSCS，1989）开发的一种基于建构主义教学理论的模式[1]，这种教学模式分为参与（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Exploration）、迁移（Extension）和评价（Evaluation）五个环节。在这种模式下，教师让学生参与激发他们好奇心的学习任务，帮助他们一起探索潜在的解决方案，提出解释，阐述概念理解，评价他们的科学概念和能力。这种探究模式的优势在于：为如何促使学生正确学习奠定了基础，同时提供了一种在社会建构的有意义学习经验背景下探索和解释特定领域知识的结构。
基于STEM教育理念的小学科学课的价值导向
1.跨学科
跨学科课程整合就是聚焦共同的主题，突破现有学科界限，将不同学科中不同领域所包含的理论和方法有机融合在一起，有目的、有计划地设计组织课程内容和教学活动，以提高学生能力、促进学生全面发展为最终目的的一种课程组织方式和课程设计理论。
2.建立弹性课堂
在STEM教育活动中，科学探究活动具备较强的持久性以及复杂性，学生需要较长的时间对知识进行深入的探索、思考、反思，在真实的教学情境中，并不是所有的知识都能够被学生理解，这时就需要教师发挥自己的专业能力，对课程的难易程度以及上课时长进行调整，使其贴近学生的接受程度以及所能理解的程度，这也更加强调了STEM课程理念应用的有效性。
3.面向真实生活的情境性
在STEM教育中应更加注重让学生把所學习到的知识运用到生活中，能够根据自己当下的情境，对所学到的知识进行更加深入的了解，最后，达到灵活运用的目的，这也体现了STEM教育更加强调让学生自己通过探索理解知识而并非通过外部强加于学生的理念。[2]
4.培养独创性和创造力
STEM教育旨在培养创新型人才，一方面通过教学培养学生的创新意识和思维，另一方面锻炼学生的创新能力，即让学生在日常学习和生活中学会发现问题，学会应用所学知识从不同角度分析及解决问题。
5.鼓励团队协作
STEM教育中，能力水平各异的学生可以在团队中共同努力，找到问题的解决方案、记录数据、编写报告、进行演示等，最终结果是学生了解如何与他人合作并在团队的环境中成长。
6.鼓励知识应用
在STEM教育中学到的技能可以应用到现实生活中，以激发学生学习的热情。
7.教会解决问题的方法
STEM教育更加鼓励学生在解决问题时，能够整合不同的学科知识，通过动手实践解决当前遇到的问题，有效培养学生的STEM素养及跨学科思维能力[3]，教会学生如何在解决问题的过程中用批判性的眼光看待问题，通过参与STEM学习的经验，学生会学习到如何在这个过程中发现问题并解决问题。
基于STEM理念的教学设计探究
1.学习者分析
本项目主要针对四、五年级的学生，他们对空气的物理性质已经有了一定的认识，并且基本能够进行概念总结、问题提出、假设，进而逐步解决问题。
2.教学内容分析
“会飞的空气——走马灯”内容需要学生运用已有的知识认识热空气的特征，即空气受热会上升。本节课通过实验结合STEM理念启发学生对实验中的现象进行分析，即运用已有认知对空气受热后产生的变化做出解释，理解热空气上升的原理。
3.教学目标
知识与技能目标：（1）对应STEM（S）。①了解空气的性质与特点;②清楚走马灯旋转的原理。（2）对应STEM（T）。①将灯罩顶盖剪成六个扇形叶片并向上翘起;②走马灯圆筒粘贴要紧密，不要有缝隙。（3）对应STEM（E）。蜡烛点燃后，走马灯转得慢，可以采取哪些措施。（4）对应STEM（M）。走马灯能旋转与它的结构有关，要有转动起来的轴，要有同一方向倾斜的叶片，转动得快慢与扇叶张开的角度大小有关。（5）其他。①语文：语言表达;②化学：空气的对流;③物理：动力的来源;④艺术：
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