STEM教育融入小学教学的困境

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［摘要］stem教育强调培养学生的自主探究能力。将STEM教育融入小学教学实践，对发展小学生的动手操作能力起着重要作用。但STEM教育在实践层面却面临硬件条件不足、教师队伍不完善、小学生认知发展的局限性、课程资源匮乏且课时有限、课程形式单一且教学过程模式化、课程评价不够多元化等问题。为解决这些问题，学校应加强STEM教育实施环境建设，强化STEM师资队伍建设，合理设置STEM课程，丰富STEM课程资源，创设多样的STEM课程形式，并采用多元化的STEM课程评价方式。

［关键词］STEM教育;小学教学实践;宝鸡市G小学

一、引言

《教育信息化“十三五”规划》提出，有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的全面发展，发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。［1］同时，《中国STEM教育白皮书》的标志着我国基础教育已经开启了STEM教育的新时代。［2］小学作为基础教育的开端，是小学生树立人格意识、建立综合能力的关键时期。STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)四门学科英文单词首字母的缩写，STEM教育包括科学、技术、工程和数学几大学科的综合知识。［3］STEM教育强调学生在实践操作中自主探究知识，从而掌握处理实际问题的能力。因此，在小学教学中实施STEM教育，对我国培养综合性、创新性人才起着基础性作用。我国STEM教育在小学教学实践中的运用正处于初步探索阶段。本文将基于宝鸡市G小学的STEM教育现状，分析STEM教育在小学教学中面临的困境，提出相应的教学优化策略，以推动我国STEM教育的健康发展。

二、STEM教育的实施困境

(一)硬件条件不足

硬件条件是开展STEM教育的物质基础。与科技产品相比，专用教室、各种设备等基础硬件在STEM教育实施过程中很重要。一方面，政府相关部门出台的STEM教育相关政策的实施并没有被落到实处。如STEM教育专用资金方面不明确导致很多学校缺乏STEM教育所需要的各种专业设备，这限制了STEM教育的顺利实施。宝鸡市G小学六年级学生在学习“用显微镜观察身边的生命世界”一课时，由于没有显微镜，学生仅通过观看视频的上课方式来学习显微镜相关知识导致学习效果不佳。另一方面，学校缺乏STEM教育的专用资金使得学校无力开辟专门的STEM教室。宝鸡市G小学没有专门的STEM教室，STEM课程都是在平时上课的教室里实施。但由于教室空间比较小，学生动手操作的活动受到限制，且容易出现安全隐患。

(二)专业的STEM教师队伍不完善

目前，STEM教师队伍不完善是学校开展STEM教育过程中面临的最大瓶颈。一方面，专业的STEM教师人数不足。由于我国STEM教育刚刚起步，学校和教师对STEM教育缺乏深入了解。STEM专业教师的行业标准的不明确也导致从事STEM教育的教师人数不足。另一方面，STEM教师的专业化程度有待提高。大多数现任的STEM教师由学校其他学科教师兼任，这些学科教师学习的都是自己专业的学科内容，平时也更注重自己所教授的单一学科能力的提升，无法满足STEM教育的跨学科性和综合性。例如，宝鸡市G小学的STEM教师由本校的科学教师兼任，他们很难完全胜任STEM教育的综合性要求。

(三)小学生认知发展的局限性

在教学中，学生是学习的主体，而学生的自身认知发展水平也限制了STEM教育的实施。一方面，处于具体运算阶段(7—11岁)的学生虽然能凭借具体事物进行逻辑思维和运算，但还没有形成抽象的概念，不能进行抽象思维。在日常生活中，他们也只能听从安排和遵守生活规则，并不会主动做出改变。然而，STEM教育对学生的自主探索能力提出了较高要求。另一方面，小学生注意力的稳定性较差，他们集中精力在一件事物上的时间较短，其注意力很容易被偶尔听到或看到的事物吸引。然而，STEM教育主要是项目式学习，需要学生集中注意力完成项目。

(四)课程资源匮乏且课时有限

STEM课程资源匮乏也是其存在的较突出问题。一方面，教材是课程的核心资源，教师上课和学生学习多是围绕教材展开。然而，我国小学当前使用的STEM教材大多是引进版教材，这些教材的部分内容不完全符合我国小学生心理发展特点和学校的实际情况。因此，本土化STEM教材的匮乏在一定程度上加大了STEM教育的实施难度。另一方面，STEM课程的课时数量有限且课时较短。大多学校的STEM课程是拓展课程，没有课时规定，很多STEM课程都不能按时、按量授课。例如，宝鸡市G小学在开展STEM课程两年多中，仅上了不到20个课时，这导致STEM课程很难系统、持续地培养学生的创新能力和高阶思维。

(五)教学形式单一且教学过程模式化

单一的教学形式和教学过程模式化是制约STEM教育实施的一大问题。一方面，小学STEM教育的教学形式主要是集中教学。STEM教育理念倡导让学生自己动手操作各种丰富的材料，探究其中的知识，从而学会解决生活中的实际问题。集中教学并不能满足STEM教育的融合性要求，小学生也很难在短时间内在STEM课程中获得发展。另一方面，由于STEM教师缺乏专业素养、STEM课堂时间有限等问题，大多数教师只能按部就班地按照教学计划进行授课，不能解决在教学过程中出现的新问题。这在一定程度上制约了学生的自主探究能力的发展，也使教师丧失了教学反思的机会，最终影响了STEM教育的效果。

(六)课程评价较为单一

宝鸡市G小学的STEM教育评价主要是教师对教师的表格评价、教师对学生的简单口头评价，这说明其评价形式较为单一，不够多元化。首先，从评价主体来看，评价忽略了学生、家长都是教育活动的参与者，应该积极参与到对STEM课程的评价中的事实。其次，从评价形式来看，评价一般采用填写表格和口头评价的形式，没有相应的标准，且带有较强的主观色彩。这导致评价的公平性大大降低。最后，从评价内容来看，评价以学生的最后作品为主，忽视了对学生思想、情感发展的评价，不利于培养学生的综合素养。单一的评级体系在一定程度上影响了STEM教育的效果。

三、STEM教育的实施策略

(一)加强STEM教育实施环境建设

STEM教育注重培养和锻炼学生的动手操作能力，为我国培养创新型人才提供了新视角，而实施环境的建设是保证STEM教育顺利开展的基础。第一，国家和教育相关部门应制订支持STEM教育的具体政策，为学校开展STEM教育提供方向性指导。同时，政府相关部门应划拨STEM教育的专用经费，以保证学校有经费购买STEM教育实施的硬件设施，如3D打印机等。第二，学校应尽量开辟STEM教育专用教室，为学生开展创造性活动提供空间，如实验所需要的大桌子、长凳子等。第三，学校可以和本地区的各高校积极合作，借用高校的实验室开展STEM教育。这样不仅可以解决小学STEM实验室数量短缺的问题，还可以提高高校实验室的利用率。第四，社区应积极为学生提供社会实践机会，促使学生将知识应用于实际生活中，从而培养学生处理问题的能力，如社区可以和学校共同组织调查小区如何处理生活垃圾的活动。

(二)强化STEM教师队伍建设

教师是教育教学的指导者，是实施教育的关键角色，因此，STEM教师队伍建设必须得到加强。第一，国家和教育相关部门应明确STEM教师的地位，制订STEM教师培养方案，形成较完善的STEM教师培养体系，让STEM教师培养有据可依。第二，学校应定期组织在职STEM教师参加相关的系统培训，并完善STEM教师培训考核体系，以此激发STEM教师提升自我的积极性。第三，STEM教师应积极主动学习STEM教育相关的理论知识，掌握STEM教育教学技能，积极参加相关的STEM教育技能大赛或课程作品展，以提升自己的专业化程度。第四，学校可以鼓励多位学科教师联合执教。例如，在上“纸桥承重”这节课时，学校可以请数学、信息技术、美术、科学等各科教师一起进行教研，仔细探讨这节课涉及的各学科内容。这一方式可以有效弥补现有STEM教师专业化程度不足的问题。

(三)合理设置STEM课程

学生在教学中的主体地位决定了STEM课程的实施要想达到良好的效果就必须根据学生认知水平的规律进行教学。第一，学校可以开设两个以上的STEM课程，让学生选择自己感兴趣的课程进行学习。这样不仅体现了学生的主体地位，也可以调动学生的学习积极性。第二，教师在选择STEM课程内容时，要根据本班学生的特点，选择贴近学生真实生活的内容。这样才能更好地激发学生的学习兴趣和主动性。第三，在具体的教学中，教师要仔细观察学生的行为、反应，当学生长时间注意力不集中时，教师要以适当的方式给予学生积极的提示。第四，教师在进行授课时，应根据小学生的认知发展特点，引导学生用已有经验引导探索新内容，从简单到复杂、从具体到抽象地让学生接受新知识，从而发展学生的思维能力。

(四)丰富STEM课程资源

丰富、多样的课程资源是STEM课程开展的重要载体。第一，学校可以结合本地生态文化、人文特点和本校实际情况，对STEM课程内容进行整体规划和设计，开发具有当地特色的STEM课程。例如，宝鸡市G小学可以将宝鸡优美的自然环境(如植物园)、特色美食(如面皮)等作为课程资源，再结合本校的特色教学理念和本校学生的需求，开发出具有宝鸡特色的STEM课程。第二，学校在安排STEM课程时，应合理规划，至少一周安排两节STEM课程，让课程内容不间断。同时，学校应要求STEM教师严格按照课程表上课，不能任意占课和调课。课时也可以尝试打破传统的45分钟，可以借鉴高校的授课课时，以两个小时或者一上午为单位开展教学活动，以保证学生有充足的时间完成一个连续的项目。第三，学校可以利用网络共享STEM课程资源。例如，上海STEM云中心平台提供了大量STEM课程资源，教师可以将自己的STEM课程内容、实施案例等与专家、同行进行讨论和交流，这样不仅可以提升教师的专业素养，更能提高教育资源的利用率，丰富校本STEM课程资源。

(五)创设多样的STEM课程形式

丰富多样的课程形式有助于活跃课堂氛围，调动学生的学习积极性。第一，教学场地可以不局限于教室，教师可以带学生进行现场教学，从而激发学生的兴趣，集中学生的注意力，并让学生更加直观地获取知识。例如，在教授与历史知识相关的STEM课程教学内容时，教师可以带学生去博物馆开展现场教学。第二，教师可以采用“先学后教”模式，先让学生自主探究新内容，再针对学生在探究中遇到的难题进行解答。这不仅可以培养学生的动手操作能力，也可以调动学生的学习积极性，符合STEM教育理念。第三，教师要深入理解STEM教育理念，把握STEM教育特点，不拘泥于教学活动的固定环节，根据学生的实际情况，合理科学地设置教学环节，巧妙地将STEM教育理念渗透在教学活动中。第四，学校可将STEM教育理念融入学校的环境创设，如班级黑板报、学校外围墙的图画等，让STEM教育理念在潜移默化中对学生产生深刻影响。

(六)采用多元化的STEM课程评价方式

在日常教学中，多元化的教学评价不仅可以为学生提供学习动力，还可以促进教师自身的发展。第一，教师可以采用学生自评的方式，以此锻炼学生的语言表达能力，激发学生参与活动的自主意识。第二，教师可以采用小组互评的方式，以此提高学生的评价意识，并促使学生在客观评价他人的同时进行自省。第三，教师可以为每名学生制作档案袋，用以保存学生完成的作品、反思记录等。档案袋不仅可保存学生作品，还为教师评价学生提供了多方面的素材。第四，教师要根据学生自评、小组互评的结果，对学生在整个活动过程中的表现给予整体评价，其评价内容应注意综合性。第五，学校对STEM教师应采用增值性评价。教育是水滴石穿的过程，STEM教育的成效需要时间的考量。因此，学校对STEM教师的评价要根据学生的长远进步程度来衡量，以此来激励STEM教师的发展。

四、结语

STEM教育作为新时代的产物，对我国培养综合型、创新型人才起着重要的作用。但是，我国的STEM教育仍处于初步探索阶段，如何将STEM教育更好地融入小学教学实践，还需要各方的不懈努力。

参考文献:

［1］教育部关于印发《教育信息化“十三五”规划》的通知［J］．中华人民共和国国务院公报，2016(32):52－58．

［2］王素．《2017年中国STEM教育白皮书》解读［J］．现代教育，2017(7):4－7．

［3］徐晓丽．美国STEM教育的内涵与实施概况［J］．世界教育信息，2019(4):11－12．

作者：石晨晨 单位：宝鸡文理学院教育学院