STEAM教育与小学科学融合，开启创新教学新路径

STEAM教育与小学科学结合

STEAM教育是一种融合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）多学科知识的综合教育模式，在小学科学教学中引入STEAM教育理念，能够打破传统学科界限，培养学生的综合素养、创新思维和实践能力，为学生的全面发展奠定坚实基础。

STEAM教育与小学科学结合的意义

（一）培养综合素养

传统小学科学教学往往侧重于科学知识的传授,而STEAM教育强调多学科的融合，通过将技术、工程、艺术和数学融入科学课程，学生能够在解决实际问题的过程中，综合运用多学科知识，形成更全面的知识体系，提升综合素养，在设计并制作一个简易的太阳能热水器模型项目中，学生不仅需要运用科学知识中的热传递、能量转换原理，还需要掌握工程技术中的设计、选材、制作技能，运用数学知识进行测量、计算，同时可以发挥艺术创意对模型进行美化，从而全面提升学生的科学、技术、工程、艺术和数学素养。

（二）激发创新思维

STEAM教育注重培养学生的创新思维和解决问题的能力,在小学科学教学中，引入开放性的问题和项目式学习，鼓励学生从不同角度思考问题，提出创新性的解决方案，在“如何让鸡蛋从高处落下而不破碎”的项目中，学生需要运用科学知识分析鸡蛋破碎的原因，结合技术手段选择合适的材料，通过工程设计制作保护装置，在这个过程中，学生的思维不受学科限制，能够充分发挥想象力和创造力，尝试各种新颖的方法，从而有效激发创新思维。

（三）提高实践能力

小学科学与STEAM教育结合强调实践操作,学生通过亲自参与实验、制作模型、开展调查研究等实践活动，将理论知识转化为实际技能，提高动手能力和实践操作水平，比如在学习植物的生长环境时，学生可以亲自设计并搭建一个小型植物温室，通过控制温度、湿度、光照等条件，观察植物的生长状况，这不仅让学生更深入地理解科学知识，还锻炼了他们的实践能力，培养了学生对科学研究的兴趣和严谨的科学态度。

STEAM教育与小学科学结合的教学策略

（一）设计跨学科项目

教师可以设计一系列跨学科的STEAM项目,将小学科学知识与其他学科知识有机结合，在“设计环保城市”项目中，涉及科学中的生态知识、技术中的材料应用、工程中的城市规划、艺术中的景观设计以及数学中的测量与计算，学生分组合作，通过对城市的气候、资源、人口等因素的分析，运用所学知识设计环保型的城市规划方案，包括能源利用、交通布局、污水处理等方面，并制作成模型或绘图展示，这样的项目能够让学生在实践中综合运用多学科知识，培养学生的团队协作能力和跨学科思维。

（二）开展探究式学习

在小学科学教学中,采用探究式学习方法引导学生主动探索STEAM领域的知识，教师提出具有启发性的问题或创设情境，让学生自主提出假设、设计实验、收集数据、分析结果并得出结论，在探究“物体的沉浮与什么因素有关”时，学生通过自主选择不同材质、形状的物体进行实验，记录物体在水中的沉浮情况，并分析物体的重量、体积、密度等因素对沉浮的影响，在这个过程中，学生不仅掌握了科学探究的方法，还运用了数学知识进行数据测量与分析，培养了逻辑思维和探究精神。

（三）整合信息技术

利用信息技术手段丰富STEAM教育与小学科学结合的教学内容和形式,教师可以通过多媒体课件、虚拟实验室、在线教育平台等资源，为学生提供更加生动、直观的学习体验，在学习宇宙知识时，利用虚拟现实（VR）技术让学生身临其境地感受宇宙星空，观察行星的运动轨迹，增强学习的趣味性和吸引力，学生还可以利用编程软件设计简单的科学实验模拟程序，如模拟电路实验、物理运动实验等，将技术与科学知识深度融合，提高学生的学习效果和创新能力。

STEAM教育与小学科学结合的教学案例

（一）案例一：制作简易风力发电机

教学目标
- 科学：了解风力发电的原理，认识能量的转换。
- 技术：掌握简单机械部件的制作和组装技术，如叶片、转轴等。
- 工程：学会设计简单的风力发电机结构，考虑稳定性和效率。
- 艺术：对风力发电机的外观进行创意设计，提高审美能力。
- 数学：运用数学知识计算叶片的角度、转速与发电量的关系。
教学过程
- 导入：通过播放风力发电场的视频，引出风力发电的主题，激发学生的学习兴趣。
- 知识讲解：讲解风力发电的原理，即风能转化为机械能，再转化为电能的过程，同时介绍简单机械部件的制作方法和电气知识。
- 设计与制作：学生分组设计风力发电机的方案，包括叶片形状、长度、安装角度，机身结构等，然后利用废旧材料制作风力发电机模型，在制作过程中，学生运用数学知识计算叶片的最佳角度，以确保风力发电机的效率。
- 测试与优化：制作完成后，在户外有风的环境下测试风力发电机的发电效果，记录数据，并根据测试结果对模型进行优化改进，如调整叶片角度、增加稳度装置等。
- 展示与评价：各小组展示自己制作的风力发电机模型，介绍设计思路、制作过程和测试结果，其他小组进行评价，教师总结点评，强调多学科知识在项目中的应用和融合。

（二）案例二：搭建桥梁模型

教学目标
- 科学：理解桥梁的结构和受力原理，认识不同类型桥梁的特点。
- 技术：学会使用各种材料和工具搭建桥梁模型，如木材、铁丝、胶水等。
- 工程：根据桥梁的设计要求，规划桥梁的结构布局，考虑承重能力和稳定性。
- 艺术：对桥梁模型进行装饰，使其具有美观性。
- 数学：计算桥梁的跨度、高度、承重与材料强度的关系，进行成本估算。
教学过程
- 导入：展示各种著名桥梁的图片或视频，引导学生观察桥梁的形状、结构特点，提问学生关于桥梁设计和建造的问题，激发学生的好奇心和探究欲望。
- 知识讲解：讲解桥梁的基本结构，如桥面、桥墩、桥拱等，以及不同结构桥梁的受力原理，介绍建筑材料的特性和选择原则，同时复习相关的数学知识，如长度、面积、体积的计算，比例关系等。
- 设计与规划：学生分组讨论确定要搭建的桥梁类型和设计方案，根据设计要求计算所需材料的数量和规格，绘制桥梁设计草图，包括结构示意图、尺寸标注等，并进行成本估算。
- 搭建模型：学生按照设计方案领取材料和工具，开始搭建桥梁模型，在搭建过程中，学生需要注意结构的合理性和稳定性，运用工程技术手段确保桥梁能够承受一定的重量，可以发挥艺术创意对桥梁模型进行装饰，如涂颜色、绘制图案等。
- 测试与评估：搭建完成后，对桥梁模型进行承重测试，逐渐增加砝码的重量，观察桥梁的变形情况，记录最大承重重量，根据测试结果，小组内进行讨论分析，总结桥梁模型的优点和不足之处，提出改进措施，各小组展示桥梁模型，介绍设计思路、搭建过程、测试结果和改进方案，其他小组和教师进行评价，评价内容包括科学性、技术性、工程性、艺术性和数学应用等方面。

STEAM教育与小学科学结合的评价体系

（一）评价指标

建立多元化的评价指标体系,全面评价学生在STEAM教育与小学科学结合学习过程中的表现，评价指标应包括学科知识掌握情况、跨学科综合应用能力、创新思维能力、实践操作能力、团队协作能力、问题解决能力等方面，在评价学生在跨学科项目中的表现时，不仅要关注学生对科学知识的理解和运用，还要考察学生在技术、工程、艺术和数学方面的贡献，以及学生在团队中的角色发挥、沟通协作能力等。

（二）评价方式

采用多种评价方式相结合,包括过程性评价和终结性评价，过程性评价注重对学生学习过程的观察和记录，如学生在项目讨论中的参与度、提出的观点和建议、实验操作的规范性和熟练程度、遇到问题时的解决思路等，教师可以通过课堂观察、学习日志、小组互评等方式进行过程性评价，及时给予学生反馈和指导，促进学生的学习和发展，终结性评价则主要针对学生的学习成果进行评价，如跨学科项目的完成质量、作品的展示效果、考试成绩等，终结性评价可以采用作品评价、考试、汇报展示等多种形式，全面评估学生对知识的掌握程度和综合应用能力。

（三）评价主体

评价主体应多元化,包括教师、学生本人、同学和家长等，教师作为评价的主要主体，应具备专业的知识和能力，能够客观、公正地评价学生的学习成果和综合素质，学生本人可以通过自我评价，反思自己的学习过程和成果，发现自己的优点和不足，明确努力的方向，同学之间的互评可以促进学生之间的交流和学习，培养学生的批判性思维和团队合作精神，家长则可以从家庭学习环境、学生学习态度等方面提供评价信息，形成家校共育的合力。