STEM 教育与中小学生核心素养提升的实践探索与研究

党的十九大提出中国发展新蓝图，到 2020 年全面建成小康社会，2035 年基本实现社会主义现代化，2050 年建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。为实现这一宏伟目标，中国需要世界领先的科学家、具有核心竞争力的工程师及具有 21 世纪关键能力的劳动者。作为关键能力劳动者摇篮及提升中小学生核心素养重要载体，集科学、技术、工程和数学为一体的 STEM 教育应运而生。

（一）中小学生核心素养提升的重要性和紧迫性

核心素养是学生在教育过程中形成的适应个人与社会发展的必备品格和关键能力。良好的核心素养有助于中小学生培养自主学习能力，为终身学习奠基，从个人层面可培养健全人格、激发创新潜能，从社会层面能造就适应时代需求的人才，推动社会进步。

当前，科技进步与全球化带来巨大挑战，教育改革也以培养核心素养为目标，要求学生具备跨学科、创新思维及跨文化交流能力。因此，提升中小学生核心素养，能够在不同阶段持续获取知识、提升技能，适应不断变化的社会需求，更是个人与国家未来发展的必然选择。

（二）STEM 教育作为促进中小学生核心素养提升的有效途径

核心素养的培养是当前教育改革的重要目标之一，它涵盖了人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等多个方面。

STEM教育通过跨学科整合的学习方式，与核心素养的培养高度契合，为学生提供了全面发展的机会。它在科学方面培养好奇心、求知欲和理性思维；技术让学生了解科技应用，提高实践能力；工程注重问题解决与创新思维，增强团队协作；数学强化逻辑推理和计算能力。STEM 教育打破传统学科界限，以跨学科方式整合知识，创设复杂情境让学生解决实际问题，丰富知识结构，激发学习兴趣和内驱力，全面提升中小学生核心素养，为其未来发展奠定坚实基础。

三、STEM 教育对中小学生核心素养提升的作用机制

（一）跨学科融合促进知识整合与综合思维发展

STEM 教育对中小学生核心素养提升作用显著，其中跨学科融合在促进知识整合与综合思维发展方面突出。

STEM 教育打破学科界限将科学、技术、工程和数学等融合，让学生在解决实际问题中综合运用多学科知识。如设计制作创意花窗项目，学生需了解历史、美术知识，运用工程技术选材料工具，用工程学方法设计搭建，还需数学知识测量计算。学生不再孤立学习，而是关联整合不同学科知识，培养综合运用能力。

其次，跨学科融合有助于提升综合思维水平，包括分析、综合、评价等能力。学生面对复杂问题，先分析分解为小问题，明确涉及学科知识和解决方法，再综合不同学科知识方法提出方案，最后评价优化。这种思维过程锻炼学生能力，使其面对实际问题能更全面深入思考。

（二）实践操作培养学生的问题解决能力和实践创新素养

STEM 教育在实践操作方面对中小学生核心素养的提升起着至关重要的作用。通过stem实践活动，学生亲身体验问题解决过程。如设计智能垃圾桶项目，学生确定问题后进行调研，头脑风暴提出方案并筛选优化，最后制作模型测试改进。在此过程中，学生学会分析问题、收集信息、提出方案等，提高问题解决能力，实际项目中无固定答案和方法，学生需发挥创造力提出独特方案，并通过实践操作将想法变为现实。学生亲自动手操作工具和材料，进行制作、测试和改进，提高动手能力的同时，也培养了耐心、细心和责任心。综上所述，STEM 教育通过实践操作培养了学生的问题解决能力、创新意识、实践能力和动手操作能力，为中小学生核心素养的提升奠定了坚实的基础。

（三）项目式学习激发学生的自主学习和团队合作能力

STEM 教育中的项目式学习对中小学生核心素养提升意义重大。

一方面，以项目为导向能促使学生主动探索和学习。传统教学中，学生被动接受知识，而项目式学习将学生置于具体项目情境，面对真实问题和挑战。如五年级建造生态花园项目，学生了解植物生长习性、生态系统运作原理等，他们查阅资料、请教专家、实地考察，激发了学习兴趣和内在动力。

另一方面，项目式学习培养学生团队合作精神和沟通协调能力。项目实施中，学生通常组成团队完成任务，通过分工合作发挥各自优势。这样的团队合作既能提高项目质量和效率，又能培养学生团队合作精神和沟通协调能力。

四、STEM 教育与中小学生核心素养提升的实践探索

STEM教育理念以科学、技术、工程和数学为核心，注重培养学生的综合思维能力和创新精神，长春汽开区第四小学结合STEM教育理念，创设STEM创意花窗课程，并通过创意窗花项目传承中国传统文化，有助于培养学生的创造力和动手能力，也能使同学们的核心素养得到进一步提升。

二、课程设计的目标、内容与实施

STEM 创意花窗课程的目标设置以学生核心素养提升为主旨，具体培养学生的跨学科思维、创新能力、实践能力和团队合作精神。通过学习花窗的设计、制作和安装，学生将掌握科学、技术、工程和数学等多学科知识，并将其应用于实际问题的解决中；通过课堂讲解、实地考察、小组讨论和实践操作等方式，深入了解花窗的各个方面。同时，课程还将融入各学科内容，将科学实验、数学计算、技术应用和工程设计等元素应用于创意花窗的实践创作中。

课程实施采用主题项目式学习的方式，将学生分成小组，每个小组负责设计和制作一个创意花窗。在项目实施过程中，学生将经历问题提出、方案设计、材料准备、制作安装和展示评价等环节。

三、教学方法与创新

STEM 创意花窗课程采用跨学科教学的方法，将科学、技术、工程和数学等学科知识有机地融合在一起。教师在教学过程中，将引导学生从不同的学科角度思考问题，运用多学科知识解决实际问题。在授课过程中采用探究式学习的方法，让学生在自主探究和合作学习中掌握知识和技能。2023年7月，在安徽宣城举办的第十八届全国青少年未来工程师博览与竞赛全国总决赛中，汽开区第四小学STEM和美花窗主题项目课程，凭借“团队.学校.家乡”作品，荣获全国小学组冠军；2024年在吉林省STEM教育“主题项目式学习”案例征集活动中，吉林长春汽开区第四小学《百舸争流显身手，挥斥方遒飞舟》“创意花窗”STEM主题项目活动案例荣获吉林省特等奖。

汽开四校开发系列的STEM 课程中，除创意花窗课程之外，还相继开发了创意微拍、投石车、木桥承重等还在摸索和完善的STEM课程。通过系列课程的开发、设计与实施、教学方法、师资队伍建设、实践活动与竞赛等方面的探索，为学生提供了一个丰富多彩的学习平台。

展望未来，吉林长春汽开区第四小学会积极引入先进的教育理念和技术手段，不断探索新的教学方法和模式继续深化 STEM 课程教育的探索与实践，持续的为中小学生核心素养的持续提升注入新的活力，让学生在跨学科的学习中不断拓展视野、锻炼思维，使他们能够在快速发展的时代中脱颖而出，为国家的科技进步和社会发展贡献自己的力量，书写更加辉煌的教育篇章。