融合STEM教育理念，在小学科学教育提升学生创新素养
摘 要：随着科技的进步和时代的发展，如何让学生在科学课堂上由更多的收获发展科学思维和想象力，提升学生的创新素养，是近年来科学教育一直关注的。本论文以《建高塔》这一课例，融合STEM教育理念，从四个方面进行阐述。
关键词：创新素养；小学科学；STEM教育
2016年9月，教育部发布《中国学生发展核心素养》，提出了中国学生六大核心素养和18项具体的指标，其中创新素养作为核心素养的“核心”成分；而STEM教育被视为培养学生21世纪技能与创新核心素养的“疗效药”，《义务教育小学科学课程标准》建议小学科学教师在教学实践中开展STEM教育。基于此，本文将研究STEM教育理念下小学科学教育培养学生创新素养的策略，通过建构二者关系的模型和具体实例说明在STEM教育理念下，小学科学教育如何培养学生的创新素养。
一、STEM教育理念的概述
STEM教育是科学、技术、工程和数学首字母的缩写。其中，科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则作为技术与工程学科的基础工具。而前田指出：创新取决于问题解决、 风险承担和创造力。为此，在小学科学教育教学中需要设计一些融合科学、技术、工程、数学知识的具有挑战性、综合性、风险性，甚至会产生“失败”的学习活动，从而培养学生的创新素养。
二、融合STEM教育理念，在小学科学教育提升学生创新素养的意义
当今社会科学技术的快速发展离不开科技的创新，科技的创新离不开教育提升学生的创新素养，提升学生的创新素养离不开小学科学教育；而传统的小学科学教育教学模式比较单一已经跟不上当前教育发展的热点和趋势，不能培养综合性的人才，所以在小学科学教育教学中需要融合STEM教育理念，把科学探究、设计活动等具有不同教学功能和多元化的内容整合到科学课堂中来，通过科学课堂的学习，从而提高学生的动手实践能力，培养学生的创新素养。
三、融合STEM教育理念，在小学科学教育培养学生创新素养的措施
本文将STEM的教育核心理念与小学科学教育培养学生创新素养建立相关性，具体来说，包括以下幾个方面：
（一）、融合STEM教育理念，在真实情景下以问题提升创新素养
只有能够调动学生“胃口”的任务驱动式的真实情景，学生才能有所思考，所以老师需要做的是为孩子提供真实的情景，并引导学生进一步进行探究学习。
以六年级的“形状与结构”这一单元的《建高塔》为例，如果让学生仅看课件和书本的图片，学生将会失去学习的兴趣，于是我课前将学生分为2大组（密闭型高塔组、框架高塔组），周末由家长带领他们到现场中去，让学生在真实的世界里去认真观察。他们很快就会被这种特殊的建筑构造所吸引，并能记录各种各样的问题。上课时间他们带着这些问题回到教室，一个与“高塔”有关的项目学习就这样开始了。
（二）、融合STEM教育理念，在跨学科活动中以实践提升创新素养
STEM教育强调在各学科中采用整合性的项目导向式教学，以真实的问题情境融合多学科知识开展教学。本课例将跨学科融合到教学中，如在“建高塔”环节，就需要让学生将数学、艺术、科学、技术与工程等学科知识考虑进去；在测试高塔的结构稳定性，还需要结合信息技术、人工智能等技术。由此，能看出这一环节让学生在整合式的跨学科活动中学会创新地解决问题，从而提升学生的创新素养。
（三）、融合STEM教育理念，在多种材料协助下提升创新素养
科学的探究离不开材料与工具，丰富的材料能发展学生的思维，提升学生的创新素养。
如本课例中，在建“高塔”的材料上我先选用简单便宜的日常家居的材料：木棍、和木棍匹配尺寸的三通、四通、直三通的三通建框架高塔，测试抗风能力。在框架高塔的基础上，我选用磁板、双面胶、各种颜色的卡纸，这些材料封闭高塔成为密闭型的高塔，再进行测试，从而能够进行对比理解框架高塔的另一个特点——风阻小，更稳定。学生在用这些材料建塔时，要考虑、计算需要用哪种类型的接头接口；建封闭式的高塔时还需考虑各个面需要用磁板还是哪种颜色的卡纸等这些因素，才能使塔稳定美观，材料可以重复使用，节约资源，融合多学科的知识，体现了STEM教育理念，所以整个搭建过程学生不仅仅是动手，更是在思考和创造。
（四）、融合STEM教育理念，在项目活动中提升学生的创新素养
在建“高塔”这一课例中，为了让学生经历技术与工程方面的探索，为了发展学生的思维水平和认知能力，为了提高学生的解决问题能力和实践能力，为了提升学生的创新素养。基于我们的项目，首先，学生在课上根据老师提供的器材设计、搭建高塔；其次，为了测试“高塔”自身的稳定性，利用课外时间和学生一起探索应该用什么样的器材来测试“高塔”自身稳定性，集同学们的智慧，最终我们设计了一个测试物体稳定性并以数据呈现出来的检测器。如图所示，具体我们来看一下，这是一块推动高塔的推板，手摇柄旋转螺杆推动推板移动，然后在这块板的后面固定一根直尺，以呈现物体倒塌的数据，下面这块是挡板，能根据地基的大小调节位置，而且起固定地基的作用。再者，为了测试“高塔”的抗震能力，用人工智能EV3器材和孩子们一起探索搭建能够上下左右晃动的地震模拟装置。在搭建高塔和探索这些测试工具时，孩子们经历了反复的思考、探索、发现、制作成品，可以说真真切切经历了一次技术与工程方面的探索，打开了思维，提升了创新素养。
总之，在科学课堂中，教师要给融合STEM教育理念，给学生创设真实的实验探究情境，提供足够丰富的实验材料和有价值有意义的探究主题，并引导学生以问题为导向进行项目式的深入探究，同时借助跨学科的形式，才能不断提升科学素养、创新能力和解决问题的综合能力。
参考文献
[1]张俊萍.浅谈如何通过小学科学课培养学生探究和创力 ，2019（6）
[2]廖丽珠.在真实情境下提升学生的科学素养和创新能力 ，2019（2）