基于STEM的初中科学教学探索
鲁明华
摘要：伴随着我国现代经济的快速发展和素质教育的不断渗透，新型教学得到了广大教育工作者的认可。科学是一门综合性较强的学科，由于核心素养教学理念的普及，这门学科受到了教师的关注。STEM理念包含了科学、工程、技术、数学多个学科理念，如果教师能够将STEM融入到科学教学中，会有效提升教学质量。本文将对STEM教学的教育价值进行论述。在此基础上，本文将重点针对初中科学STEM教学策略展开分析。基于此，希望初中生能够在STEM理念下的科学课堂得到综合性发展。
关键词：初中科学;STEM;教学探索
中图分类号：G633.98文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）06-048
在新课程目标改革的背景下，初中科学教师不仅需要向学生传授理论知识，而且应该重视对学生思维品质的培养。教师需要坚持以生为本的发展理念，将科学课堂呈现出项目化、技术化、工程化的教学形式，以此激发学生的学习兴趣。当教师为学生提供了良好的学习环境之后，学生会更加积极主动地参与其中进行探究，从而有效提升自己的实践能力和思维创新能力，为今后的综合性发展奠定下良好的基础。
一、STEM教学的教育价值
STEM教育理念是一种新型的教学理念，它起源于美国国家科学委员会，其中不仅仅包含了简单的学科内容，更多的是教育战略的体现。STEM教学体现了实践性、动态性、综合性等多方面特征，教师需要借助科学、技术、工程、数学多方面元素帮助学生解决问题，引导学生参与到探究过程中。STEM教学理念强调了多种学科融合解决问题，学生在具体情境中借助综合性知识解决现实生活中的问题，由此能够提升学生分析问题和解决问题的策略。除此之外，在STEM教学中学生能够真正地参与到学习中，教师可以将教学内容与游戏结合在一起，以此构建趣味课堂，学生会在体验中真正掌握知识，并且经历知识建构的过程，最终实现全面性的提升。总之，STEM教学是我国科学教学的重要指标，它从很大程度上激发了学生的学习兴趣，使得學生不再处于被动地学习地位，由此逐渐培养学生形成科学严谨的价值观，促进我国科学教育事业的发展[1]。
二、初中科学STEM教学策略
1.明确教学目标
在初中科学STEM教学中，教师在教学前需要明确教学目标和学生的培养方向。教学目标的明确能够帮助教师更好的调整课堂教学方向，充分发挥学生的主体优势。科学是一门严谨的学科，教师在开展教学时应该确定教学目标为使得学生简单使用基本软件，并且能够使用软件验证相应的科学原理。
例如：在学生学习科学上册第四章《物质的导电性与电阻》的过程中，教师可以借助问题引导明确教学目标。教师在课堂导入环节向学生演示实验（将25w和100w的两盏灯泡并联接通电源，观察亮度），观察到亮度不同而引起学生讨论，提出亮度不同与什么有关？由于演示实验激发了学生的学习兴趣，所以学生会积极思考并讨论，得到是其与灯泡钨丝电阻的缘故。教师抓住问题的契机继续向学生提问：“影响电阻大小的因素还有哪些？当有几个因素同时影响一个量的变化时，常常采用什么方法来研究各个因素对这个量的影响程度？”学生也能够初步明确学习目标，接着便会主动在课本内容中找到答案，以此经过自己的思考确定问题答案。这样的教学模式凸显了学生的主体地位，并且激发了学生的求知欲望，学生在探究中得到了答案，从而提升了自身的科学素养[2]。
2.将课堂工程化
教师在实施科学STEM教学时需要体现出学科融合性特点，所以教师可以借助STEM理念的融合性培养学生形成良好的科学态度。在初中科学课堂中，教师可以充分借助课程内容体现工程化特点，设定学生学习的项目任务，使得课堂呈现出工程化的一面。
例如：在学生学习八年级科学下册第一章《指南针为什么能指方向》的过程中，首先教师可以向学生展示指南针的图片，让学生对本节内容有一个基本的了解。由于本节课中包含实验环节，所以教师需要重点培养学生的实际操作能力。在实验环节，教师可以引入项目学习方式，给定学生探究的任务主线：1.探究能够被磁铁吸引的物体有什么？2.用两条条形磁铁的同名磁极和异名磁极相互靠近，观察条形磁铁运动方向是怎样的？学生在教师的指导下完成动手操作实验。在整节课的教学中，学生根据项目主线完成学习探究，形成了工程化学习模式。学生通过对磁体的指向性、磁性的特点和磁性强弱、磁化的实验探究提升自己的观察分析能力，形成了良好的科学素养。
3.将课堂技术化
科学课堂呈现出技术化是当下教育主流趋势，技术化是指学生在一定的能源材料中开展实践操作活动，并且发挥专业性知识思维。技术素养是科学素养的核心部分之一，教师需要重视对学生技术素养的培养。因此，在科学课堂教学中，教师可以开展实践活动引导学生严谨地考虑技术问题，以此发挥自己的创新思维，提升自己的动手操作能力。
例如：在学生学习八年级科学下册第四章《变阻器》的过程中，教师可以为学生开展“我是小小设计师”的活动，教师引导学生亲自动手探究，让学生在实践中获得主动性，教师可以采用探究性教学和多媒体教学相结合的方式，引导学生亲自动手探究，学生在自主探究中体会到了灯光的变化。这时，教师可以向学生提出问题：“为什么灯泡的亮度会发生变化呢？”教师的问题对学生的探究方向起到了指导作用，学生自行设计实验，根据实验现象探究交流。在这个过程中，学生运用自己的专业能力解决问题，由此学习滑动变阻器的原理及使用方法。除此之外，初中生有着强烈的自尊心，所以学生会在“我是小小设计师”的活动积极表现自己，由此提升自己的创新能力和自信心。
4.拓展课堂素材
在新课改教学背景下，初中科学教师不能仅仅围绕课本知识教授，而是应该适当合理地向学生拓展，丰富学生的学习素材。随着信息技术的快速发展，信息化教学手段得到了广大教育工作者的认可，所以教师可以借助多媒体在课堂上为学生营造出良好的学习情境，以此激发学生的学习兴趣，引导其积极主动地参与其中。
例如：在学生学习七年级科学下册第四章《地球的绕日运动》的过程中，由于地球仪的实物演示无法让所有学生清楚观看，所以教师可以借助多媒体展示台解决这个问题。教师在课堂导入环节可以用课件向学生展示地球公转运动的方向、周期、地轴倾斜等情况，学生能够生动形象的了解到地球上的地理现象。在学生对本节知识有所掌握之后，教师可以借助信息技术让学生了解一些太阳高度角的计算，为学生拓展一些课外素材，使得学生形成良好的科学素养，在之后的学习中善用科学的眼光看待世界。
三、创新教学理念
初中科学教师在开展STEM教学时应该积极转变教学模式，树立STEM教学理念。教师要充分发挥学生的主体作用，考虑各个学科的综合特点，将其优点融入到科学STEM教学中，从而提升教学的实效性，构建高效科学课堂。
例如：在学生学习七年级科学下册第三章《地球的形状和内部结构》的过程中，教师可以在导入环节要求学生阅读课本，对教材内容有一个基本的了解。在学生掌握了一定的知识基础之后，教师先不要向学生讲解知识，教师可以向学生提出问题考查学生的学习能力，以此调动学生积极参与到后续的学习中。教师向学生提出问题：“在近代开始中，人们对地球的探索有哪些观点呢？如何证明地球是球形的呢？”学生由于已经阅读了一遍课本内容，所以对教师提出的问题有所印象，所以会迫切再次回到教材中解答问题，整个过程都是学生在自主探究，由此体现了学生的主体地位。之后，教师带领学生继续深入了解地球内部结构，并且向学生介绍地壳、岩石、地核与实际生活的联系，让学生体会到数学知识、地理知识、物理知识的融合，以此有效培养学生的思维能力。
四、创新教学形式
倘若初中科学教师在教学中始终贯穿同一种教学方法，会让学生潜意识认为科学知识是枯燥乏味的，学生也会渐渐地失去学习兴趣。因此，教师基于STEM教学中需要使用多样化的教学形式让学生对课堂一直保持新鲜感，以此调动学生的思维。众所周知，科学知识来源于生活，教师可以根据教材内容为学生创设生活情境，并且设计小组合作环节，以此培养学生的知识运用能力和思维创新能力。
例如：在學生学习九年级科学上册第一章《酸和碱之间发生的反应》的过程中，教师可以在导入环节向学生设计悬念：“如果我们在氢氧化铜中滴加稀硫酸会不会发生反应？”教师可以将学生分组，教师在学生讨论之前向学生提出开放性的问题：溶液的酸碱性该如何准确判断？这两者的反应发生在生活中哪些地方？小组成员在探究活动中分工配合，并且讨论教师提出的问题。当学生对本节学习目标有了基本了解之后，教师为学生创设生活情境：“在生活中，我们被蚊虫叮咬之后会肿成大包，这时如果涂抹一些碱性物质的药水就会减轻痛痒（涂牙膏、肥皂水或医用氨水等）”。学生会对生活中的实例产生兴趣，经过自主探究和小组合作发现在生活中人们也会将适量的熟石灰加入土壤中，以此来中和土壤的酸性等等。学生会感觉到科学知识的奥妙，从而会积极主动投入到后续学习中。
综上所述，在核心素养引导的教学背景下，初中科学教师需要不断探究新型教学模式，将学生作为学习主体，正确引导学生形成良好的工程素养、技术素养、科学素养等等。教师巧妙地实施STEM教学能够培养学生的学习兴趣和实际操作能力，使学生得到个性化的发展，为社会发展提供创新型人才。
参考文献：
[1]陈思思.基于STEM的初中科学课例分析——以《地球仪和地图》为例[J].科学咨询（科技·管理），2020（8）：286.
[2]陈博.基于steam教育理念的探究科学校本课程开发与实践研究[D].南昌：江西师范大学，2020.
[3]邓敬东，胡君美.双PBL：STEM理念下初中科学课堂转型升级的学教范式与策略[J].物理教学，2020，42（5）：33-38.
[4]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.
[5]赵叶丽.融合STEM理念的初中科学教学实践探索分析[J].新课程，2020（2）：4-5.
（作者单位：诸暨市大唐街道大唐初级中学，浙江 诸暨 311800）
