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近年来，我国一些学校已经开始试点开展STEM教育，在小学科学课程中实施STEM教育可以开阔学生视野，学生会获得更多的课堂设计体验，也有利于学生科学素养的提升。
一、STEM教育理念及其特点
STEM教育理念最早在美国兴起，它是融合科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、数学（mathematics）四门学科的一种综合教育。科学是对知识长时间的累积后形成的对新知识的科学探索和质疑；技术是在生活实践活动中总结出来的一套方法和技能；工程是解决实际问题、创新实践过程与结果的实践活动；数学有着严密的逻辑思维和推理运算。总之，STEM教育是用解决问题的方式帮学生理解复杂的概念，是一种培养学生亲身参与来对未来世界充满兴趣的一种教育。
STEM教育与传统的教育不同，它具有综合性、体验性、设计性的特点。STEM教育的综合性体现在教师不再注重某个特定学科界限，而是关注某些特定的问题，学生通过学习科学、技术、工程、数学的学科知识和技能之后，形成可以用逻辑的思维和科学的方法去创造性地研究问题、解决问题的一种能力。其体验性体现在学生通过真实情境的参与和学习，主动发现和解决生活中具有挑战性的实际问题，激发学生的主动性。其设计性体现在学生使用科学知识去发现问题、收集资料、设计方案、反馈改进，从而增强学生的科学素养。
二、基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计
角色、活动、方法、环境、结果是教学中存在的五大要素。角色指的是教师与学生，活动指的是教学活动与学习活动，方法指的是教师采取的教学方法和学生所采取的学习方法，环境指的是学生有效学习所需要的资源与工具，结果指的是学生通过学习后产生的创作成果与设计方案以及教师通过教学设计所达到的实际效果。在实际教学活动中，教师或者学生都会承担一个角色，通过特定的方法在执行活动后生成活动结果。
1.基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计模型。以上述教学过程中所包含的5个要素为基本出发点，在此基础上融入STEM教育的核心内涵，建构出了我国小学科学课程的教学设计模型：
角色是指教师与学生，STEM教育理念的教师是引导者、真诚的促进者，学生是知识加工的主体，是在合作学习中任务的承担者。方法是教学方法和学习方法，STEM教育理念的教学方法是互动式的探究方法，学习方法是通过自主学习、合作学习等，培养学生独立动手能力、主动探究能力、团队协作能力等。活动是教学活动和学习活动，STEM教育理念的活动是整个教学设计的核心环节，可以分为四个步骤，即发现问题、收集资料、设计方案、反馈改进。环境是教学所需要的资源与工具，STEM教育理念的环境是真实性、贴近实际现实的生活，所需要的工具同样来自于真实的生活，因此教学环境和工具有动态性，不是一成不变的，随着学生认知经验的变化而变化。结果是创作成果和方案。STEM教育理念下产生的结果多为学生自主探究出的设计方案、研究成果、实验报告。
2.基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计核心环节。STEM教育的活动是整个小学科学课程设计的核心环节，学生和教师通过适当的教学方法在活动中使用教学资源和教学工具得出研究结果。
第一个环节是发现问题。教师在真实的情境中引导学生去发现问题和提出假设，产生和激发学生的学习兴趣和求知欲望。作为教师营造真实的生活环境来激发学生的兴趣爱好，营造讨论式的情境，唤起学生的发散思维能力，营造疑问式的环境，满足学生的好奇心。在此基础上，探索出自己感兴趣的问题，教师要帮助学生选择适合的问题去研究。
第二个环节是研究调查。STEM教育倡导学生亲身实践，在教学设计中教师要鼓励学生在边做边学的过程中拓宽知识的深度与长度，提升学生的学科素养，更好地适应社会生活。学生带着问题去展开调查研究，通过不断查阅书籍报刊、询问教师、与学生交谈的等方式去开展研究，教师要对学生收集的资料进行有效的指导，让学生在自主调查的过程中提出假设，探索出验证假设的具体方法。
第三个环节是设计方案。学生基于科学的研究调查后的结果展开工程设计方案，教师对学生的设计方案作出评价和修改指导建议。STEM教育的设计性体现在工程设计的重要性，作为教师，要指导和引领学生了解设计方案的流程，协助学生将自己的假设进行规划，依据查阅的资料选择相应的材料进行验证和得出结论。学生通过设计方案后获得的是呈现这个问题解决的计划方案、产品设计等。
第四个环节是反馈改进。教师和学生依据工程设计方案得出结论后进行的评价和反馈。STEM教育强调学生的体验性和实践性并不代表学生只需经过一次验证假设就可以解决生活中的实际问题，提升学生适应社会的能力，这需要教师和学生对每次得出的结论不断修正与创新。作为教师，要参与到学生反馈改进的讨论中，适时给学生指导意见，学生在交流中进行反思改进，并对未来相关领域的研究打下坚实的基础。
三、STEM教育与小学科学课程设计有效融合的策略
1.提升科学教师的专业素养，构建新型教学模式。提升教师专业素养，教师从观念上对小学科学课程引起重视，STEM教育才能更好地融入课堂。同时教师要转变教学评价理念，注重多元化的评价方法和评价主体的多元化，评价内容体现综合性、多样性。此外，教师构建新型的教学模式，要做到教学与实际的生活紧密联系，关注社会热点和科学发展的趋势，将知识技能运用到实际教学中去。
2.完善学校资源的投入机制，加强信息资源互动。STEM教育强調学生的设计性、体验性，学校资源的丰富与否直接影响到学生的动手参与力度，也影响到教师的课程设计。因此，完善学校资源，要加大对科学仪器、科学设备等的投入。随着大数据时代的到来，信息资源共享变得简单快捷，学校之间要加强资源网络互动，让我国不同区域之间的学生都享有平等的信息资源和与专家交流的机会，作为教师可以构建班级沟通平台，充分利用当今的电子设备与学生平等真诚的沟通交流，及时掌握学生的反馈信息和改进措施，以期实现学习结果的最优。
3.优化教学课堂的内容选择，激发学生求知欲望。教师在选择教学任务时要将教学内容和生活实际内容相联系，结合学生已有的认知经验、能力和学习兴趣等安排科学实践活动，教师可以通过视频导入、表演、演示、动手参与等形式将科学任务引入教学课堂，在设计方案的教学中根据学生的领会程度给予学生不同程度的指导，激发学生的求职欲望和兴趣，使学生认识到动手参与能力对他们生活实际的影响，提升学生展现自我、融入社会的能力。
总之，基于STEM教育理念的小学科学课程可以激发学生的兴趣爱好，激发学生的好奇心。真实的课堂情境可以鼓励学生在此情境下发现问题，在自主探究中解决问题，提升学生的科学素养和解决实际问题的能力。
（作者系山西大学教育科学学院研究生）
（责任编辑 吴 磊）
一、STEM教育理念及其特点
STEM教育理念最早在美国兴起，它是融合科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、数学（mathematics）四门学科的一种综合教育。科学是对知识长时间的累积后形成的对新知识的科学探索和质疑；技术是在生活实践活动中总结出来的一套方法和技能；工程是解决实际问题、创新实践过程与结果的实践活动；数学有着严密的逻辑思维和推理运算。总之，STEM教育是用解决问题的方式帮学生理解复杂的概念，是一种培养学生亲身参与来对未来世界充满兴趣的一种教育。
STEM教育与传统的教育不同，它具有综合性、体验性、设计性的特点。STEM教育的综合性体现在教师不再注重某个特定学科界限，而是关注某些特定的问题，学生通过学习科学、技术、工程、数学的学科知识和技能之后，形成可以用逻辑的思维和科学的方法去创造性地研究问题、解决问题的一种能力。其体验性体现在学生通过真实情境的参与和学习，主动发现和解决生活中具有挑战性的实际问题，激发学生的主动性。其设计性体现在学生使用科学知识去发现问题、收集资料、设计方案、反馈改进，从而增强学生的科学素养。
二、基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计
角色、活动、方法、环境、结果是教学中存在的五大要素。角色指的是教师与学生，活动指的是教学活动与学习活动，方法指的是教师采取的教学方法和学生所采取的学习方法，环境指的是学生有效学习所需要的资源与工具，结果指的是学生通过学习后产生的创作成果与设计方案以及教师通过教学设计所达到的实际效果。在实际教学活动中，教师或者学生都会承担一个角色，通过特定的方法在执行活动后生成活动结果。
1.基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计模型。以上述教学过程中所包含的5个要素为基本出发点，在此基础上融入STEM教育的核心内涵，建构出了我国小学科学课程的教学设计模型：
角色是指教师与学生，STEM教育理念的教师是引导者、真诚的促进者，学生是知识加工的主体，是在合作学习中任务的承担者。方法是教学方法和学习方法，STEM教育理念的教学方法是互动式的探究方法，学习方法是通过自主学习、合作学习等，培养学生独立动手能力、主动探究能力、团队协作能力等。活动是教学活动和学习活动，STEM教育理念的活动是整个教学设计的核心环节，可以分为四个步骤，即发现问题、收集资料、设计方案、反馈改进。环境是教学所需要的资源与工具，STEM教育理念的环境是真实性、贴近实际现实的生活，所需要的工具同样来自于真实的生活，因此教学环境和工具有动态性，不是一成不变的，随着学生认知经验的变化而变化。结果是创作成果和方案。STEM教育理念下产生的结果多为学生自主探究出的设计方案、研究成果、实验报告。
2.基于STEM教育理念的我国小学科学课程教学设计核心环节。STEM教育的活动是整个小学科学课程设计的核心环节，学生和教师通过适当的教学方法在活动中使用教学资源和教学工具得出研究结果。
第一个环节是发现问题。教师在真实的情境中引导学生去发现问题和提出假设，产生和激发学生的学习兴趣和求知欲望。作为教师营造真实的生活环境来激发学生的兴趣爱好，营造讨论式的情境，唤起学生的发散思维能力，营造疑问式的环境，满足学生的好奇心。在此基础上，探索出自己感兴趣的问题，教师要帮助学生选择适合的问题去研究。
第二个环节是研究调查。STEM教育倡导学生亲身实践，在教学设计中教师要鼓励学生在边做边学的过程中拓宽知识的深度与长度，提升学生的学科素养，更好地适应社会生活。学生带着问题去展开调查研究，通过不断查阅书籍报刊、询问教师、与学生交谈的等方式去开展研究，教师要对学生收集的资料进行有效的指导，让学生在自主调查的过程中提出假设，探索出验证假设的具体方法。
第三个环节是设计方案。学生基于科学的研究调查后的结果展开工程设计方案，教师对学生的设计方案作出评价和修改指导建议。STEM教育的设计性体现在工程设计的重要性，作为教师，要指导和引领学生了解设计方案的流程，协助学生将自己的假设进行规划，依据查阅的资料选择相应的材料进行验证和得出结论。学生通过设计方案后获得的是呈现这个问题解决的计划方案、产品设计等。
第四个环节是反馈改进。教师和学生依据工程设计方案得出结论后进行的评价和反馈。STEM教育强调学生的体验性和实践性并不代表学生只需经过一次验证假设就可以解决生活中的实际问题，提升学生适应社会的能力，这需要教师和学生对每次得出的结论不断修正与创新。作为教师，要参与到学生反馈改进的讨论中，适时给学生指导意见，学生在交流中进行反思改进，并对未来相关领域的研究打下坚实的基础。
三、STEM教育与小学科学课程设计有效融合的策略
1.提升科学教师的专业素养，构建新型教学模式。提升教师专业素养，教师从观念上对小学科学课程引起重视，STEM教育才能更好地融入课堂。同时教师要转变教学评价理念，注重多元化的评价方法和评价主体的多元化，评价内容体现综合性、多样性。此外，教师构建新型的教学模式，要做到教学与实际的生活紧密联系，关注社会热点和科学发展的趋势，将知识技能运用到实际教学中去。
2.完善学校资源的投入机制，加强信息资源互动。STEM教育强調学生的设计性、体验性，学校资源的丰富与否直接影响到学生的动手参与力度，也影响到教师的课程设计。因此，完善学校资源，要加大对科学仪器、科学设备等的投入。随着大数据时代的到来，信息资源共享变得简单快捷，学校之间要加强资源网络互动，让我国不同区域之间的学生都享有平等的信息资源和与专家交流的机会，作为教师可以构建班级沟通平台，充分利用当今的电子设备与学生平等真诚的沟通交流，及时掌握学生的反馈信息和改进措施，以期实现学习结果的最优。
3.优化教学课堂的内容选择，激发学生求知欲望。教师在选择教学任务时要将教学内容和生活实际内容相联系，结合学生已有的认知经验、能力和学习兴趣等安排科学实践活动，教师可以通过视频导入、表演、演示、动手参与等形式将科学任务引入教学课堂，在设计方案的教学中根据学生的领会程度给予学生不同程度的指导，激发学生的求职欲望和兴趣，使学生认识到动手参与能力对他们生活实际的影响，提升学生展现自我、融入社会的能力。
总之，基于STEM教育理念的小学科学课程可以激发学生的兴趣爱好，激发学生的好奇心。真实的课堂情境可以鼓励学生在此情境下发现问题，在自主探究中解决问题，提升学生的科学素养和解决实际问题的能力。
（作者系山西大学教育科学学院研究生）
（责任编辑 吴 磊）