科学学科STEM 教育教学研究

在科技飞速发展的时代背景下，社会对具备综合素养与创新实践能力人才的需求日益迫切。STEM 教育作为一种融合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的跨学科教育理念，强调知识的整合与应用，注重培养学生解决实际问题的能力 ，逐渐成为教育领域的研究热点。科学学科作为 STEM 教育的重要组成部分，开展 STEM 教育教学研究，对于推动科学学科教学改革、提高学生科学素养和创新能力具有重要的现实意义。

一、STEM 教育的内涵与核心价值

（一）STEM 教育的内涵

STEM 教育并非简单地将科学、技术、工程和数学四个学科知识进行叠加，而是以真实世界中的问题为导向，通过整合各学科知识与技能，引导学生运用跨学科思维和方法解决问题，培养学生的创新能力、批判性思维、团队协作能力以及沟通能力等核心素养。在 STEM 教育过程中，学生通过实践探究，将理论知识与实际应用相结合，形成对知识的深度理解和灵活运用能力。

（二）STEM 教育的核心价值

培养创新思维：STEM 教育鼓励学生突破传统学科界限，从不同角度思考问题，尝试新的解决方案，激发学生的创新思维和创造力，使学生能够在复杂多变的情境中提出新颖独特的想法。

提升实践能力：以项目式学习、问题解决等实践活动为主要教学形式，让学生在动手操作、实践探索的过程中，掌握科学研究方法和技术应用技能，提高学生将知识转化为实际行动的能力。

促进跨学科理解：打破学科壁垒，帮助学生认识到不同学科之间的内在联系，形成系统的知识网络，培养学生跨学科整合知识和运用多学科知识解决问题的能力，适应现代社会对复合型人才的需求。

激发学习兴趣：通过贴近生活实际、富有挑战性的项目和问题，激发学生的好奇心和求知欲，使学生在解决问题的过程中体验到学习的乐趣和成就感，增强学习的主动性和积极性。

二、科学学科STEM 教育教学存在的问题

（一）课程体系方面

课程内容缺乏深度整合，各学科知识简单堆砌，未能形成有机联系；课程设计与实际生活和社会需求脱节，难以激发学生兴趣；课程资源不足，缺乏适合STEM 教育的教材、教具和数字化资源 。

（二）教学实施方面

教学方法以传统讲授为主，学生被动接受知识，缺乏主动探究和实践操作机会；课堂互动不足，小组合作学习流于形式，学生的团队协作和沟通能力得不到有效锻炼；教学过程中过于注重知识传授，忽视学生创新思维和解决实际问题能力的培养。

（三）师资队伍方面

教师对 STEM 教育理念理解不深入，缺乏跨学科教学能力，难以有效开展STEM 教育教学活动。

（四）评价体系方面

评价方式单一，以考试成绩为主，忽视学生在实践操作、创新思维、团队协作等方面的表现；评价主体单一，缺乏学生自评、互评和社会评价等多元主体参与；评价反馈不及时，无法为教学改进和学生发展提供有效指导。

三、科学学科STEM 教育教学优化策略

（一）构建完善的跨学科课程体系

1.整合学科知识

深入挖掘科学、技术、工程和数学学科之间的内在联系，以主题式或项目式学习为载体，整合课程内容。例如，在“ 环保能源项目” 中，融合物理学中的能量转换知识、化学中的能源材料知识、工程学中的能源设备设计知识以及数学中的数据分析知识，让学生在解决实际问题的过程中，理解和运用跨学科知识。

2.结合生活实际

课程内容紧密联系生活实际和社会热点问题，设计具有现实意义的学习项目。如开展“ 校园垃圾分类与处理” 项目，引导学生运用科学知识分析垃圾成分，利用技术手段设计垃圾分类装置，通过工程思维规划处理流程，并运用数学知识评估项目效益。通过这些贴近生活的项目，激发学生的学习兴趣，提高学生运用知识解决实际问题的能力。

3.开发丰富课程资源

鼓励教师和教育机构开发多样化的 STEM 教育课程资源。编写具有跨学科特色的教材，制作配套的教具和实验器材；利用信息技术开发虚拟实验、在线课程等数字化资源，为学生提供多样化的学习渠道。同时，建立课程资源共享平台，促进优质资源的交流与共享。

（二）创新教学实施模式

1.采用项目式学习（PBL）

以项目为驱动，让学生在完成项目的过程中主动获取知识和技能。教师设定项目目标和任务，引导学生进行团队协作，通过自主探究、设计、实践和反思等环节完成项目。例如，在“ 设计制作简易净水装置” 项目中，学生需要调研水污染问题，设计净水方案，选择合适的材料制作装置，并对净水效果进行检测和改进。通过项目式学习，培养学生的问题解决能力、创新能力和团队协作能力。

2.加强实践教学

增加实践教学环节，为学生提供充足的动手操作机会。建设STEM 实验室，配备先进的实验设备和工具，如3D 打印机、激光切割机、传感器等，支持学生进行创新实践。同时，组织学生开展课外实践活动，如参观科技馆、科研机构，参与社区科技服务等，让学生在实践中感受科学技术的应用价值，提高实践能力。

3.促进互动式教学

采用小组合作学习、探究式学习等教学方法，促进师生互动和生生互动。在小组合作中，明确成员分工，鼓励学生积极交流、相互协作，共同完成学习任务。教师在教学过程中扮演引导者和组织者的角色，及时给予学生指导和反馈，营造积极活跃的课堂氛围。

（三）加强师资队伍建设

鼓励教师合作与交流，建立教师合作共同体，鼓励科学、技术、工程和数学学科教师开展跨学科教研活动。通过集体备课、教学研讨、课题研究等方式，共同探讨教学中遇到的问题，分享教学经验和资源，提升教师的跨学科教学能力。

（四）完善多元评价体系

1.多元化评价方式

采用多种评价方式，全面评价学生的学习成果。除了传统的考试评价外，增加过程性评价，如课堂表现、实验操作、项目报告、小组合作等；引入表现性评价，通过学生的作品展示、成果汇报等评估学生的实践能力和创新能力；开展档案袋评价，收集学生在学习过程中的各种作品和资料，记录学生的成长历程。

2.多元评价主体

建立教师评价、学生自评、互评以及家长和社会评价相结合的多元评价主体。学生自评和互评可以帮助学生反思自己的学习过程，发现自身的优点和不足；家长和社会评价能够从不同角度为学生的发展提供反馈，使评价更加全面客观。

3.及时有效的评价反馈

教师要及时对学生的学习情况进行评价，并将评价结果反馈给学生。反馈内容应具体、有针对性，既要肯定学生的成绩和进步，又要指出存在的问题和改进建议。同时，引导学生根据评价反馈调整学习策略，促进学生不断进步。

四、结论

科学学科STEM教育教学的优化需要从课程体系、教学实施、师资队伍和评价体系等多个方面入手，采取系统的策略和措施。通过构建完善的跨学科课程体系、创新教学实施模式、加强师资队伍建设和完善多元评价体系，能够有效提升科学学科STEM教育教学质量，培养学生的综合素养和创新实践能力，为社会培养更多适应未来发展需求的高素质人才。未来，还需要不断探索和实践，持续改进科学学科STEM教育教学策略，推动STEM教育的发展。

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