STEM教育理念下科学教学环节优化策略的研究

　　摘要：STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个学科的简称，STEM教育在教学中引入各种学科的认知概念，不仅符合基础学科发展的内在规律，而且在帮助学生学习和培养综合能力方面起着重要作用。

　　关键词：STEM科学教学

　　作为教师，在充分了解文化教育课程教学内容下，合理整合课堂教学内容资源，全面优化课堂这一重要教学环节，从而建立更加科学、更加合理的课堂教学基本结构，为学生顺利、全面地理解和掌握各个学科知识提供良好的条件。

　　一、优化导入，整合多种学科认知资源

　　STEM教育理念的科学方法引入课堂后，老师根据学生的兴趣特点，运用多种专业学科合理设计和匹配出学生感兴趣的教学方案来，有效激发学生学习的主动性和积极性。将各个学科领域的相关知识融会贯通整合到课堂中，创造出轻松和谐的课堂教学和学习环境。这种和谐的氛围能成功激发学生对科学知识的憧憬和潜在的动力。比如说，数学的认知水平无处不在，运用数学故事和数学例题培养学生积极思考分析的能力，教师也可借助多媒体等现代先进技术，成功运用到STEM教育理念中。多媒体具有强大的显示功能，兼顾立体、真实、直观、生动、感染力强等优势，给学生带来前所未有的视觉和听觉的美好体验，对活跃课堂气氛，激发学生的热情和提高课堂教学效率，发挥着不可估量的作用。

　　例如：在《植物的不同和相同》课堂导入时，老师使用多媒体交互功能来播放一组蕨类植物的图片，画面逼真、生动有趣，学生很快地不但认识蕨类植物还认识了红彤彤的苹果、黄灿灿的大豆、绿莹莹的黄瓜、羞答答的杨柳树、笔直挺拔的白桦林，大千世界、千姿百态。学生们表现得积极而踊跃。有的学生说：我可以看到路旁的梧桐树，并且还能闻到淡淡的梧桐花香呢；还有的同学说：我能看到花园里的月季花和美人蕉。这时老师继续提问：蕨类植物主要特征和其它植物的区别在哪里呢？教师利用多媒体展示丰富的图片、动画，鼓励学生进行现场认知、理解和分析。多媒体技术广泛地应用于教学中，为学生提供了一个更好的学习环境，利用多媒体技术和实际生活紧密相连，由植物认识到环境的重要性，植物的生长离不开环境，那么我们人类也一样，环境造就了人，认识到保护我们赖以生存的地球生态环境平衡是我们的使命和责任，以及怎样用科学的方法降低各种污染和去除有害气体等等方面。通过相同和不同植物的区分，引出保护环境的概念，并运用物理、化学和数学的科学知识解决环境污染的问题。通过这堂课，使学生不但能够对相同和不同的植物出色地完成观察和分析，还能把抽象的化学、物理、数学等领域有机地结合起来。

　　二、优化引导，拉近科学现实认知距离

　　传统的课堂教学主要是以教师为主导，老师在讲台上满堂灌，学生在下面被动接受的画面场景，课堂上的气氛单调而凝固，使学生感到枯燥乏味，致使学习兴趣和效率低下，STEM教育理念介入之后，可以整合优化各学科资源，以扭转以往课堂教学效果不尽人意的局面。各种学科认知水平广泛深入和渗透，极大地改善了课堂教学氛围，提高了学生参与的热情和主动性，在老师的引导下，大家积极主动的配合，进行详细的分析和论证，不仅可以培养学生互帮互助的团队精神，而且学生之间的友谊也得到了升华，在深入教学活动中，加深了对课堂内容的认知，从而高效地完成课堂教学内容。

　　例如：学习《生命离不开水》时，教师积极引导学生：水由哪里来？生长中植物的水分是多少？怎么比较？学生们进行了热烈的讨论，并用事先准备好的各种植物和工具展开榨汁和取水活动。有的学生用刀子拍、有的用锤子打、有的干脆上五指掌、更有的学生带来了榨汁机，课堂上充满了欢乐的气氛。老师要求学生先自己进行比较、理解和认知各种植物的水分含量的区别，通过对比，梨的含水量要高于苹果、萝卜的含水量比土豆高等等一系列的结果。教师在多学科认知水平的帮助下，积极地指导学生进行各种操作，理论和实际有机地结合起来。让学生使用各种工具挤水，这些工具和技术涉及数学、力学、电学、生理学等相关的基本认知。在实践操作中，加深了学生对各种植物水分的了解，進一步把各个学科领域的知识渗透进来，从而促进各门学科的学习和发展。

　　三、优化实验，培养综合学科思维能力

　　STEM教育科学理论包含了大量的实验内容，这种科学方法是课堂教学的关键切入点。教师应对涉及的各种问题用实验的方法进行验证，并持续优化实验验证方法，以便更科学的解决问题。鼓励学生充分利用这种行之有效的方法，不断探索和提高更多更新的操作方法和技能，引导学生相互学习交流并开展学科领域的学习和研讨，帮助学生逐步建立科学研究实验的认知，用实验来支持科学理论的正确性，从而促进学生形成科学的理论知识和科学实验完整的识别知识体系，为学好各个学科奠定基础。

　　例如：在学习《纸》相关内容时，老师让学生在上课前准备好各种各样的纸、绷带、铁丝网、棍子和豆浆等。老师首先要求学生分组研究各种纸不同的特点和用途。每个小组开始采取行动，很快就取得了科研成果：光滑细腻的纸、粗糙的纸、纸板、软纸、吸水率高的纸、吸水率低的纸等各式各样的纸。紧接着，老师指导学生用预先准备好的材料做一张纸。将旧报纸浸入冷水中，用木棍捣碎，再把豆浆倒入捣碎的废纸容器中，做成纸浆原料，再用铁丝网过滤，最后均匀地铺开放在白色纱布上，在太阳光下暴晒，待水气完全蒸发后，最终获得成品纸。在教师的指导下，学生进行纸的实验，所涉及各个领域跨学科知识的教学内容实践，从力学、化学、历史、语文等方面具有非常明显的渗透。在实践过程的中，学生不但圆满地完成了神奇的造纸实验，还提高了各个学科的综合思维能力。

　　综上所述，STEM教育有利于提高学生科学知识的整体素质。教师开展跨学科课程教学，不仅为学生学习横向认知创造了条件，而且有效地提高了学生学习各个学科的效率，将STEM教育理念整合到课堂教学中，成为各个学科紧密相连的纽带，互相促进，共同发展。