STEAM概念下小学科学教学中培养学生创新力的探讨

魏思远

STEAM教学是强调学生通过实验达到教学效果的超学科的教育概念，该教学方式融合科学、技术、工程、数学和艺术学等多方面的手段，非常契合小学科学教学的理念。在小学科学教学过程中引入STEAM概念，能够使学生保持较高的学习兴趣，确保达到科学学科的教学目的，鼓励学生动手操作，激发和培养学生的创新思维、创新力和其他各种能力，完全契合素质教育的方向。本文以STEAM概念在小学四年级科学“溶解”教学中的应用为例，探讨STEAM概念下学生的创新能力及相关能力的培养。

一、STEAM概念下的教学对培养创新力的作用

观察力、想象力、动手能力、正向思维和逆向思维能力等，都是创新力的重要组成部分，同时与同学、教师的合作能力，对不同的问题提出疑问等批判能力，也是创新力的重要组成部分。在STEAM概念下，科学教学可以通过多种方式的结合，在保持和激发小学生想象力的前提下，在教学过程中，通过教师引导和对浅显易懂的科学、技术、工程、艺术、生活知识的运用，以及STEAM概念下不同的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，提升小学生的观察能力、合作能力、质疑（批评）能力、动手能力等，通过对所学知识和所做功课的举一反三，提升正向思维和逆向思维能力，从而全面构建和培养小学生的创新力，达到科学学科的教学目的，引导学生素质的全面提升和发展。

二、STEAM概念下小学科学教学探讨

（一）STEAM概念下的科学课程体系建设

为实现STEAM概念下的科学教学，培养学生的求知欲和创新力，学校可安排学科教研组主导建设实验室并配置相关实验设备，教研室对应用STEAM体系开展教学及如何培养学生的创新能力进行充分研讨，结合STEAM体系组织教案，设置课程中的关键点、兴趣点，并排查各类安全隐患，对后续的教学活动做好各方面准备。例如，某学校与某大学生态环境学院国家重大水专项重点实验室共同开发了科普用水生态小型成套装置及实验室，该装置是安全可靠、操作简单、科技含量高、生动有趣的实验设备，以配合小学教学、研学和科普为主要目的，配套用于STEAM科学教学体系，可用于实现污水收集、水质检测、污水处理、达标排放等多个阶段的科学实验和教学，并由该大学科研團队的研究生志愿参加辅助工作。教师结合课程进行设计，用于帮助学生理解溶解与反向操作，并进一步引导学生对环保、科技、水资源等产生兴趣，提出疑问，探寻创新的解决办法。

（二）STEAM概念下课程的具体教学环节

“溶解”一课需要达到的教学目标是：通过教学和实验，让学生感知不同物质与水相溶时发生的物理变化，使学生建立起相关科学理念的知识架构，夯实未来物理、化学教育的基础知识。溶解是生活中常见的现象，其科学的外在表现主要是：在将不同的物质放入水中时，某些物质易溶于水，某些物质难溶于水，某些物质不溶于水，能溶于水的物质不能通过过滤等简单的物理方法从水中分离，要实现溶液中溶质的分离，必须通过其他的科学手段。教师可以在学生观察砂糖、面粉、干净的细沙等的溶解现象时导入问题，使用纯净水让学生进一步观察砂糖的水溶现象，直至砂糖溶液饱和，对溶液适当加热后进一步增加了砂糖的溶解量，引导学生观察温度对水溶现象的影响。在这个过程中，充分运用了搅拌、加热、静置等物理手段的STEAM概念，最后将教学用的纯净糖水经纯净水稀释后分发给学生饮用，以加深他们对课程的整体印象。通过教学和实验，让学生对生活中常见的溶解现象产生好奇并引发浓厚兴趣，针对不同物质的水溶现象，组织学生围绕水溶过程中发生的颜色、混浊度、溶解、沉淀等变化进行观察并展开讨论和想象，激发学生的求知欲，并培养学生的创新力。

三、STEAM概念下科学教学对学生创新能力的培养

（一）观察能力

观察能力是创新力的基础，良好的观察力可以使学生发现问题并延续所发现的问题，思考解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。教师在已经进行的教学内容基础上，引导学生观察生活及周边环境，列出生活中还有哪些物质分别是易溶、难溶或不溶于水的，并可做适当的常温尝试，提醒学生不要独自利用加热等手段做溶解实验并说明理由。找出其他与水相关的问题，比如，为什么雨水不是干净水，厨房和卫生间的生活污水去哪里了等，通过观察，进一步激发学生对生活和自然现象的好奇心，并探寻更多的奥秘，发现生活中的各种现象与教学的关系，提升学习知识的兴趣。教师应引导学生将网络作为学习知识和解决问题的手段，同时为后续课程中引导学生对环保、节约用水等知识进行学习做好铺垫。

（二）培养正向思维和逆向思维能力

逆向思维是创新力不竭的源泉，溶解与结晶是引导学生进行正向思维和逆向思维非常好的例子。在STEAM概念下，经过此前的溶解实验和教学，学生已经初步掌握了溶解规律，经过教师引导如何将已经溶解的物质进行分离的提示，采用折纸过滤的方法，将水与面粉、细沙等进行分离，对比水与分离开的面粉、细沙和初始状态的物质的相同与不同；通过物理加热的方式展示常温状态下砂糖溶解—饱和—加热再溶解—加热蒸发结晶的过程，认识加热在砂糖溶解的不同阶段所起到的作用，进一步强化学生的逆向思维模式，通过蒸发后的气态水、液态水和冰的不同形态提出三态水的转换及逆向转换机理，强化逆向思维。

（三）激发想象力

小学生的生活经验和生活阅历不多，多姿多彩的天真想象力是小学生非常重要的特质，非常值得教师和家长珍惜。如何将学生的想象力引导到学习与创新上来并给予必要的肯定，是非常值得重视的问题。在溶解与结晶的教学过程中，在讨论如何将细沙与水分离时，有学生提出了非常天真可爱的想法：“将细沙和水装进沙包，用一根绳子拴紧，抡起来就可以将水甩出去，留下沙子。”这是一个充满了天真的想象，又是放在STEAM概念下利用离心力进行分离的可行性方案。通过教师和同学的鼓励，学生又想象出将沙包放在洗衣机里脱水这一创新又省力的方法，进一步激活了科学课堂的教学氛围，达到了预期的教学效果。

（四）植入节约用水等生态环保概念

对水的利用是工作和生活中基础、常见的事情，水环境治理也是国家生态文明的重要组成部分。受传统教育的影响，许多家长尤其是农村地区的家长还存在节约用水与环保用水等方面的认知误区。某大学生态环境学院科研团队致力于村级生活污水处理及小型化设备的研发，在全国范围内得到了广泛认可。基于对生态保护科普的目的，该团队借助基于STEAM概念的污水处理实验室，通过很短的途径实现污水达标排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。基于此，教师可以在课堂上，指导学生亲自操作，通过高科技的手段完成生活污水转变成清澈的净水，体验用课堂教学知识以外的方法实现溶解的反向工艺，了解其工作机理，实现对水资源的宝贵性及水资源的循环利用产生较深刻的认识。

（五）培养动手能力

在后续的“溶解”科学教学中，教师还可以结合技术与艺术等内容设计进一步的逆向思维STEAM方案。此前的溶解都是水多于浸入物质的，之后是通过结晶、沉淀等方式还原物质的方案讲解与实验，而现阶段教师可以带领学生进行科学课程下的手工制陶，进行反向实验操作。教师引导学生从和泥开始，将适量的水与陶土搅拌后制成陶泥，经过练泥、制坯、成形等步骤，完成陶胎的制作，还可让学生根据自己的兴趣爱好等在陶胎表面进行创作，组织学生应用已学过的 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 解释陶器最后的自然干燥或烧制，并比较与此前所学知识的不同之处。

（六）协作能力

目前的在校学生，在家里是家人一致宠爱的对象，缺乏与教师和同学相处的经验。STEAM概念下的许多教学和实验，可以通过让学生互相配合完成某些功课或实验，使学生认识到协作的重要性，意识到只有通过与教师和同学的认真协作，才可以完成个人难以完成的任务，达到认知团队作用、培养协作精神的教学目的。

STEAM概念与小学科学学科的教学目标具有非常高的吻合度。目前，在我国的小学教育中，STEAM概念正在兴起，并在实践中逐步走向成熟，学校及教师可以寻求有能力并热心于小学教育的科研院所提供支持和帮助，建设STEAM概念下的小学科学教学体系，以实现良好的教学效果。将STEAM概念应用于科学教学，借此激发和培养学生的创新力，具有非常高的可行性，会在学生的心中植下科学的种子，伴随学生成长和成才。

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