小学生如何开展STEM教育

通过真实而有趣的问题或任务，激发学生的兴趣和探索的内在动机：

认知科学的研究已经揭示，当学生的内在动机强于外在动机的时候，他们往往更加乐于学习并且学得更好。低年级学生年龄尚小，要使他们更多地参与活动或在活动中保持更好的注意力，需要激发学生的兴趣和探索的意愿，以帮助他们获得学习的内在动机。真实的问题很容易贴近儿童的生活，促使他们发现周围世界的奥秘，这对低年级学生来说有着非常大的吸引力。

教师常常通过有趣的故事、谜语、音乐等吸引学生的注意力，可接下来注意力的维持仍是难题。真实的问题却与此不同，真实的问题不仅富有兴趣性，而且更容易引导后续的观察、发现和思考，还能在激发学生好奇心的同时帮助学生确定活动的方向，维持他们对目标的追求，然后一步步将学生引入实践活动中。

选用易于操作、获取和改变的材料，促进问题的发现与解决：

通过 STEM 活动，学会发现问题解决问题，这是 STEM 教育的一个重要目标。人们往往认为低年级学生懂得少、能力差，能完成任务就不错了。这样的认识不仅是对儿童认知及能力发展的低估，也忽视了 STEM 教育本身的作用和影响。对于一二年级学生而言，STEM 活动中的任务难度与要求可以简化，但并不会因此而减弱对学生在观察、思考、推理、讨论、实践等环节上的要求。面向低年级学生的 STEM 活动可以选用易于获取、易于操作和改变的材料，教师可以在活动中运用多种策略让问题和思维可见，促进学生发现问题，帮助学生分析问题、思考如何解决问题。通过这一过程提升学生对科学概念的理解、对技能方法的理解和联系，还能提高学生的问题解决能力。

无论是在科学课还是综合实践活动课上，或是学校的科技特色活动中，只要是基于 STEM 教育理念开展的教育活动，都应该满足 STEM 教育在跨学科、综合性、实践性、开放性、协作性等方面应具备的特征与要求，而且同时要能够适应低龄儿童在认知、技能、语言发展等方面的特点和需求。

使用多种认知模式、策略和方法，将思维可视化，促进元认知能力的形成：

低年级学生处在认知和能力快速发展的时期，但其同时处理多种信息的能力还较弱，也较难做到持续思考，在相隔一段时间之后特别容易遗忘。而 STEM 活动往往需要在一定的周期内解决具有一定复杂程度的问题。因此，要有效开展 STEM 活动，必须采用多种认知的模式、策略和方法，将信息可视化、思维可视化，在帮助学生记忆的同时也形成丰富的过程性资源。具体策略包括 ：

1、活动记录。活动记录也称为学习单，用于记录活动中的信息、数据、过程与思考，包括个体记录与小组记录。在 STEM 活动中，活动记录常常用于记录学生的作品设计、计划安排、实施步骤、改进思考、测试数据、作品成果等。低年级学生由于书写能力较弱，教师可以将活动记录单设计成选择、画图、粘贴等多种形式，鼓励学生使用，并帮助学生养成记录的习惯。

2、集体记录。STEM 活动的持续性使学生需要连贯性地发现和思考问题，为了在 STEM 活动中达成多个领域知能的学习，教师常常会通过集体讨论和交流引导学生进行思考。在实际教学中，教师一般所采用的是 PPT 展示和黑板板书。但这些方法既无法保存，也较难让学生随时看见和想起。因此，采用纸质的集体记录是一个简单易行的解决方法，不仅可以保存与粘贴，还可以让学生参与集体的记录过程，通过集体记录形式贯彻科学探究与工程实践方法的学习。

3、使用各种思维工具。STEM 活动中有丰富的观察、比较、分析等内容，要有效开展低年级的 STEM 活动，就不能仅停留在口头上的观察、比较和分析上，而需要把这些思维活动呈现出来。使用各种思维导图，如韦恩图、支线图、概念图、思维导图等各种思维工具是行之有效的方法，同时也帮助学生学习如何使用思维工具展开逻辑思考。

4、巧妙使用照片、音频和视频。要解决低年级学生思维可视化问题，除了上述策略以外，还可以适时地使用照片或小视频，帮助学生记录他们难以用文字和图形表达的现象和过程，再配以学生的语言讲解，既可以让学生形成很好的思维呈现形式，又可以促进学生语言能力的发展。

将思维可视化，不仅帮助学生更容易记住和回忆起之前的活动内容和结果，更重要的目的是促进学生思考，尤其是开展基于证据的思考，所以思维可视化的素材都可以作为学生思考的依据，促进学生通过观察、比较和分析这些证据进行反思与改进， 从而发展其元认知能力。

适时通过深入观察和比较帮助学生提升认识和触发思维：

STEM 活动中涉及的真实问题通常是有一定复杂程度的，低年级学生面对这样的复杂问题往往不知所措，也较难看到现象背后隐藏的科学原理和科学方法。因此，在低年级的 STEM 活动中，教师需要适时开展观察和比较活动，比如观察物体、工具、材料、功能，比较不同的效果、不同的方法、优点和不足。通过丰富的观察和比较活动，帮助学生将日常生活经验、先前的认知与解决真实问题结合起来;帮助学生发现解决问题的思路和途径 ;帮助学生反思自己的想法和做法，提升元认知能力。