STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学探索
顾洁
小学科学课程是一门以探究式学习为主的综合性课程，笔者认为其课程理念与STEM教育、翻转课堂模式的教学理念相契合，因而将STEM教育理念和翻转课堂模式融入小学科学教学，是其创新与发展的新机遇。下面，笔者以教科版四年级下册“做个小开关”一课为例，探索STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学。
● STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学可行性
1.紧跟新课改步伐，符合课程培养目标
STEM教育作为当下教育界炙手可热的教育模式，其跨学科、体验性、协作性等特点，为小学科学探索新型教育模式提供了契机。翻转课堂同样掀起了各学科教学模式的大变革，这种新型的教学模式以学生为主体，教师成为学生学习的引导者和合作者。将STEM理念、翻转课堂与小学科学教学结合，可以为学生提供更多的探究式学习机会和自主学习空间，这对学生自主探究能力和协作学习能力的培养大有裨益，是新课改要求下小学科学教育方式的新思路。
2.滿足学生发展需要，实现个性化教学
在科学技术高速发展的当下，学生的眼界逐渐开阔，他们可以通过很多途径领略到科技给生活带来的改变。加入STEM和翻转课堂的元素，把多学科知识融入有趣的、富有挑战性的生活实际问题中，让学生体验自主探索、动手实践的乐趣，真正做到把课堂还给学生，无疑会为课堂增添更多的生机和活力。
再者，STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学能做到因材施教，适应学生个性发展的需要。课前，学生可根据自身情况观看微课，可以快进、后退或是反复观看，并随时记录自己的收获和疑问。课堂上，教师针对学生的困惑进行梳理，与学生深入沟通和交流，保证每位学生的想法得到关注，疑问得到解决。课后，学生还可以通过教师在平台上上传的微课进行自主拓展学习，从不同程度上满足个性发展需要。
3.给予充足探究时间，构建高效科学课堂
基于STEM理念的小学科学教学是让学生通过参与设计、制作、测试、优化等过程，解决生活实际问题。而翻转课堂的引入打破了课堂的约束，课前教师以微课的形式创建课程，学生通过学习平台自主学习，完成课前学习任务单，课堂上学生则拥有充足的时间与老师和同学开展合作、交流的探究活动，教师也拥有更多的时间进行针对性的指导和答疑，进而课堂效率获得显著提高。
● STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学案例
STEM视域下基于翻转课堂模式的“做个小开关”一课主要从课前自学、课堂探究、课后拓展三个阶段展开教学，具体教学过程如下页图所示。
1.课前自学阶段
第一阶段是学生课前自学阶段。学生观看“观察手电筒”微课，了解手电筒的各个部件和内部构造，并思考手电筒开关是怎样控制小灯泡亮和灭的，以及手电筒电路的电流路径。学生可以随时记录学习过程中遇到的疑问，也可通过平台与同学、老师在线交流。微课学习后，学生在平台上完成学习任务单：①手电筒主要由哪些部件构成？②手电筒各个部件使用的材料中，哪些是导体？哪些是绝缘体？③画出手电筒电路中电流的路径。
不难发现，此阶段学生的自主学习活动即传统教学模式中活动一的内容。STEM视域下基于翻转课堂模式的“做个小开关”一课将这部分内容“翻转”到课前，既有效解决了传统教学模式形式单一、时间紧迫的问题，又减少了教师的反复讲解，学生还可以自己掌握进度开展自主学习，对知识的获得不再是被动灌输，而变为自主建构，学习效果显著改善。
2.课堂探究阶段
第二阶段是学生课堂探究阶段。“做个小开关”是一节以设计制作为主的课，教学中应充分突出学生的自主探究，让学生运用科学和技术进行设计、制作，解决实际问题，进而体会到“做”的成功和乐趣。因而，可以在课堂探究阶段融入STEM教育理念，将学生的自主探究时间和空间拓展到最大化，让学生作为课堂的主体，在“自主、合作、探究”的学习形式下，经历研讨方案、制作作品、展示作品的过程。学生先对简单开关进行设计、制作、测试和改进，再由浅入深，关注到生活中的红绿灯，设计红绿灯电路图，并对简单开关进行改进，制作出能控制红绿灯亮和灭的开关，从而实现知识的巩固与深化，提高了课堂教学的有效性。学有余力的学生还可以对红绿灯开关实施进一步优化，研究红黄绿灯开关的设计与制作。学生在这样层层递进的科学探究和工程设计活动中，开展合作学习，灵活运用各学科知识解决生活中的真实问题，激发了创新思维，提高了动手实践能力。
课堂探究阶段也是生生合作、师生互动的过程。对于学生在设计制作过程中易出现的普遍疑问，如开关中的连接杆用什么材料制作比较合适、红绿灯电路怎么连接等，教师组织全班研讨，碰撞出思维的火花，并引导学生进行知识迁移。对于个别学生的问题，教师则可进行针对性指导，实现差异性教学。制作完成后，小组进行展示分享，在同学和老师的点评下发现问题并改进，促进学习效果实现最优化。
课堂探究阶段突出了学生的主体地位，通过内容丰富且具挑战性的“做个小开关”STEM活动，放手给学生开展合作探究，进行生生、师生互动，培养了学生的综合素养，这也是素质教育理念倡导下得教学方式改革的体现。
3.课后拓展阶段
第三阶段是学生课后拓展阶段。学生课后观看微课“各种各样的开关”，进行知识的拓展和延伸，并总结设计和制作过程中的收获，形成“做个小开关”工程报告书。工程报告书主要从以下方面进行总结：①方案设计——画出小开关的设计图，标出各部件使用的材料;②作品改进——画出带有改进后的开关的红绿灯电路图;③作品优化——画出带有改进后的开关的红黄绿灯电路图;④活动反思——小组在制作过程中遇到了哪些困难？是如何解决的？有哪些收获和体会？学生完成工程报告书后，上传到学习平台上，教师实时评价、答疑解惑。
课后拓展阶段培养了学生的自学能力，在家中观看微课还可以帮助学生建立科学与生活的联系，通过对身边开关的观察，加深对开关种类与特点的了解。不仅如此，工程报告书形式的课后总结使得“做个小开关”的活动完整又丰富，学生在一步步探究、一次次测试中发现问题，总结收获，这正是一个不断进步、不断成长的过程。
● STEM视域下基于翻转课堂模式的小学科学教学面临的挑战
1.教师能力层面
将STEM教育理念和翻转课堂模式融入小学科学教学，对教师的综合能力和素质是一项很大的挑战。首先教师需要更新教学理念，提升自身信息技术水平，投入更多的时间和精力制作高质量的微课，布置学习任务单。其次，教师还需要设计丰富的课堂探究活动，准备结构化探究材料，将多学科知识融入有趣的、具有挑战性的、与学生生活相关的问题中。例如在“做个小开关”一课中，学生先进行简单开关的设计制作，再由浅入深地着眼于生活中红绿灯、红黄绿灯开关的制作，过程中经历设计画图、合作研讨、动手制作、测试改进、展示评价等多个阶段。除此之外，教师还需要花费大量的时间实时跟进学生课前、课后的学习进度，为学生答疑解惑。
2.家长监督层面
在STEM视域下基于翻转课堂模式的“做个小开关”一课中，课前自学和课后拓展阶段的活动都是学生在家中进行的。四年级的学生还存在自觉性不高、专注力不强的问题，一些学生信息技术应用能力不足，这就需要家长积极的监督与指导。一些家长受传统教育观念的影响，更关注孩子的考试成绩，认为科学进行的课外活动与学习并无多大关系，这种消极态度会在一定程度上影响孩子课前、课后自学活动的積极性。面对这种情况，教师应注重与家长之间的沟通，提高其对科学课程自学活动的理解和重视程度，只有家长积极配合支持，才能使学生课前自学和课后拓展阶段的活动得到有效落实。
3.学生评价层面
STEM视域下基于翻转课堂模式的“做个小开关”一课，既有课堂的线下探究活动，又有课前和课后的线上自主学习，传统的学生评价体系显然不适用。为了能让学生多层面地审视自己的学习成效，教师可以采用线上线下相结合的多元化评价体系。基于STEM理念的课堂探究阶段内容丰富，活动形式多样，因此线下的学生评价应体现多元化，以过程性评价为主，包含自我评价、小组评价、教师评价，从学习态度、知识技能、合作动手、作品呈现、交流汇报等多个维度展开评价。线上评价可通过学习平台的统计数据，如观看微课时长、学习任务单完成情况、线上互动参与情况等进行评价。
总之，将STEM教育理念和翻转课堂模式融入小学科学教学，是小学科学教学模式的一次创新和突破。这样的教学方式不仅能发挥学生的主体作用，给予学生更多的探究机会，而且实现了学科知识的交叉融合，提高了学生合作探究的学习能力和解决问题的实践能力。
