探究是獲取知識的重要手段，實踐是檢驗真理的唯一標準。我國著名教育家陶行知說過:“生活教育中，行動是主導，做的最高境界是創造。”當今小學科學教學倡導的“做中學、學中思就是強調在做中培養學生的創新能力這一理念與美國的 STEAM教育模式十分契合。STEAM的最終目標是“創造”——培養創新人才、培養創意人才。它的大範圍跨學科更接近生活教育，更符合“生活即教育，社會即學校”的教育理念。它強調關注現實問題，注重在情境中學習，以學生為中心的主動實踐，團隊合作和參與、結果開放，允許多個正確答案。
在STEAM視野下，對小學科學課堂教學進行審視與反思發現:
在課堂教學當中，原有的小學科學課堂教學太注重通過探究活動對知識進行建構，而忽略了實踐;
在學習方法與活動方式上，原有的課堂教學方式較為單一，只是以探究為中心，對生成主義學習觀有所缺失;
在學習的側重點上，原來的課堂由於缺乏項目作品，所以在展示與評價的方式方法上有很多不足，甚至指向不明;
在學科知識合和各學科能力發展上，缺乏各學科知識的整合，忽略了學生其他學科能力的發展及審美取向的引導。
STEAM教育作為一種成熟的學習方法，它的融入會引發小學科學課堂教學的又一次變革，因為科學這門學科有很強的包容性，所以從學科有機融合開始入手，跨學科的教學設計自然就成了這次改革的排頭兵。
保證探究的有效性的同時兼顧學生實踐能力的發展
小學科學課堂教學原有的探究，經過多年的發展與課堂實踐的檢驗對學生的科學素養髮展、科學探究能力提升是可靠的、有效的，我們應該保留、堅持。
STEAM教育作為一種新的學習方法，是以培養學生實踐能力和創新能力為主，在這方面原有的小學科學課堂教學有所欠缺，特別是在讓學生基於真實情境解決向題方面還有待加強。因此對小學科學課堂教學提出了更高的要求:既要讓學生像科學家一樣探究未知，還要求學生像工程師一樣運用各學科知識在創設的真實情境中解決問題。
教育家約翰·杜威曾說過:“如果學生能投入到真實的有意義的任務和向題，即模擬專家在真實世界的情境中做的事情時，學生才能對學習材料產生自己的理解。”因此，我們的教學設計也應有相應的變化，在教學目標的設定上既要保證探究的有效性，還要兼順學生實踐能力的發展。
小學《科學》(教科版)3年級上冊第4單元第6課“空氣佔據空間嗎”一課，在 STEAM視角下進行跨學科教學設計，在教學目標設定上做了改動。
教學目標改動
數學目標的設定改變了，教學策略自然有相應的變化。教材設計由“烏鴉喝水”引入，再由學生自主探究;在瓶子裡裝一些水，用幾根吸管和一塊橡皮泥，在不傾斜瓶了的情況下，我們能不能利用空氣把水從瓶子中擠出來?探究得出結果後再做實驗進行驗證:把一團紙巾放在杯子的杯底，然後把杯子豎直倒扣入水中，紙巾會被水浸混嗎?為什麼?整個流程的設計為引入——探究——驗證。
在 STEAM教育理念下，我們增加了實踐環節，教學策略作如下調整。由烏鴉喝水引入在故事中強化學生對3個關鍵詞“空間”“有限”和“佔據”的理解。概念確立後在教師引導下完成紙不溼”的實驗探究(這裡把原來的驗證實驗改成了探究實驗)，探究流程為猜測一找證據支持自己的猜測一實驗驗證，並用繪本的方式完成思維外顯。然後再對這個實驗進行延伸，如果杯子底有個孔又會發生什麼現象?讓學生再經歷一次上述流程。這樣的過程為學生積累了更多的知識與成功經驗，為解決後面的實踐問題打下了基礎。通過探究獲取知識，知識內化完成後再提出“空氣擠水”實驗的設想，進行項目驅動要求學生通過討論與設計，以團隊協作分擔負責的方式，完成在最短的時間內用空氣把水擠出來這一任務。學生對這個實踐活動的完成率在85％以上。
關注現實問題，注重在情境中學習以學生為中心的主動實踐等特點，符合STEAM教育的項目導向。教學目標的改動引起策略變化，既讓科學探究的有效性得到保證，又讓學生的實踐能力得到發展，這就是融合與深度融合的效果。
通過PBL學習策略進行多學科知識有機整合
建構主義學習理論主張世界是客觀存在的，但對事物的理解卻是由每個人自己決定的。其學習觀認為，學習是學生自己建構知識的過程，在探究學習中就是基於問題解決活動建構知識的過程，在情境教學中知識、學習是與情境化的活動聯繫在一起的。PBL學習策略的原理是以學生為中心，採用小組合作解決真實向題，最終作品要以項目作品為導向。由此可見，基於建構主義學習理論，通過PBL學習策路能將STEAM等多學科知識整合起來，達到學科有機融合的目的。
零碎的知識變成一個互相聯繫的統一整體並不是一個簡單的混合，我們要建立不同學科知識與技能的千絲萬縷的聯繫，要在思維和認識上達到有機融合的目的。這個過程是漫長的，是需要通過活動逐步滲透的，也是學生在成長髮展過程中必須要經歷的。STEAM教育最好的推進方式是以課程方式進行系統學習，要求在項目學習中將多學科融為一體。如何在小學科學課的有限時間裡完成 STEAM多方面整體融合呢?
1.根據教材及教學內容對STEAM理念進行“點透”，即根據實際情況進行局部的學科透，積點成面
小學《科學(教科版)4年級上冊第1單元第6課“雲的觀測”，教材設計是先用餅狀圖將天空分成4等份，通過餅狀圖裡的陰影讓學生觀察知道“晴天的標準是雲量少於等於整個天空的1/4，多雲天氣的標準是雲量要大於整個天空的1/4小於整個天空的3/4，晴天天氣的標準是雲量大於整個天空的3/4”，然後給出不同雲量的圖片讓學生判斷。這也是一個很好的“點滲透”切入點。
在 STEAM教育理念下，先給學生晴天、多雲、陰天的圖片，要求學生採用PBL學習策略試著用數學模型(餅狀圖或其他方式)歸納總結不同天氣的特點，然後全班對建模方法進行交流，教師再給出餅狀圖建議。學生經歷了一次數學建模的思維過程，也是數學在科學課中的一次滲透，既保證了科學知識的建構，又發展了學生的數學學科能力，同時還滿足了學生通過小組合作解決真實問題的願望。這樣不斷滲透、不停積累，學生跨學科實踐能力逐步得以提升。
2.通過課外活動等“面拓展”方式讓學生親歷系統 STEAM課程的全體驗
在小學《科學》(教科版)4年級上冊“聲音”單元教學中，在完成“探索尺子音高變化”的學習後可以做這樣一個拓展小課程:聲音的高低可以用音高描述，音高是描述物體振動快慢的一個量。物體振動越快發出的聲音越高，物體振動越慢發出的聲音越低。按這個原理分析可得出“物體越小、越細、越短、空間越小，發的聲音會越高，反之越低”這一科學知識。
音樂課上教師也講過音階的知識，從“1”(do)到“7”(xi)音調一直在升高並且有規律，除了“3”(mi)到“4”(fa)是升高半個音高外，其他都是升高1個音高，這就是數學規律。運用這個規律可以用把水加進試管的方法將試管改造成樂器，改造的過程就是技術的應用。運用數學的方法(與音高變化規律進行內比)還可以提高製作的效率，最後要求用改造成功的樂器演奏歌曲，這就屬於工程項日驅動並且有了藝術元素，改造的過程要通過獨立思考、小組合作、知識整合、研討設計、動手製作、展示評價等環節，這就讓PBL.學習策路有了用武之地。
科學、技術、工程和數學中還融入了藝術，再加上PBL學習策略的支持，這樣的活動對學生綜合素養的提高起到了極大的促進作用。這些活動既可以在課堂上或拓展活動中進行，也可以在激發學生興趣的基礎上把活動延伸到課外。這樣多形式的活動讓學生對科學活動更感興趣，更加熱愛，更樂於參與。
在有限的課堂教學時間內進行局部的跨學科知識能力的滲透，在時間充裕的課外活動中對跨學科知識進行整合進行系統的學習與體驗。“點滲透”“面拓展”二者相輔相成、共同促進，效果顯著。
著力於設計能力的訓練重視展示與評價
改革後的小學科學課堂該是探究與實踐並重的。由原來較單一的學習方法到現在多元的學習方式，並且二者還是並列關係，那著力點在哪裡呢?
對探究活動的要素(提出問題、作出假設、制訂計劃、收集證據、處理信息得出結論、表達交流、反思評價)和STEAM教育的特點(其中一個重要特點是“以工程設計過程為主導”)進行細緻研究可以發現，無論是探究要素中的“制訂計劃”，還是 STEAM教育的特點中的“設計過程”都是解決探究與實踐的關鍵因素，它們的指向都是設計。這也是探究活動與實踐活動的共同點。
學生精於設計，教師重視學生設計能力的訓練，一個活動能同時提升學生兩方面的能力，這對在時間上捉襟見肘的小學科學課堂教學有極大的意義。
原有小學科學課堂教學中也有展示與評價，但由於缺少顯性的作品展示，評價效能不明顯。STEAM理念融人科學課後既有探究實踐的過程，也有顯性的作品成果，為多元化展示評價提供了非常好的平臺。展示是知識建構的外部表徵，對學習者而言能幫助學生建構或重新建構知識，對教師來講能幫助其瞭解學生學習知識的進程，對學習同伴的幫助是能使學生個人的理解可視化。有效的展示不但能推動學生溝通能力的發展，還能促進個人成長。
評價可以從2個維度進行，即形成性評價和總結性評價。多元化的評價機制能提高學生思維的精細化和靈活性，在具體操作中要注意評價標準早告之且多元，評價內容要全面。這樣的設計會讓展示和評價更有深度，有利於進學生的思維再建構和實踐能力的提升。
陶行知倡導的“教學做合一”，在STEAM視野下有了更深層次的詮釋，“教”是指在學生活動中教會學生學方法；“學”指學生通過這些學習方法靠自己習得知識，建構概念；“做”就是把習得的跨學科知識與概念進行有機融合，並在實踐中進行檢驗、運用，最終達到創新的目的。STEAM教育的引入將促進小學科學課堂教學的改革，讓小學科學課堂更接近生活、更注重實踐更強調跨學科融合，為培養具有創新精神和實踐能力人才提供了又一條可持續發展之路。
來源 | 《中國科技教育》2019年06期
作者 | 吳逢高（四川省威州民族師範學校附屬小學） 、騰海川（四川省威州民族師範學校）
