基于STEAM教育的初中物理教學(xué)實(shí)踐

蘇貢國(guó)

[摘要]新課改以來，隨著學(xué)習(xí)理論和學(xué)習(xí)科學(xué)研究的不斷深入，廣大教師對(duì)新教學(xué)方法研究的熱情高漲。STEAM教育是基于核心概念，整合學(xué)科知識(shí)，對(duì)物理知識(shí)原理進(jìn)行教學(xué)的方法。STEAM教育中的設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)與物理科學(xué)探究學(xué)習(xí)有著本質(zhì)的區(qū)別。文章以《絢麗多彩的音樂》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討STEAM教育中的“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”，望有效發(fā)展學(xué)生思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]STEAM教育;科學(xué)探究;教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]

G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（ 2020） 23-0044-04

STEAM教育是始于美國(guó)的教育理念與方法論?！癝TEAM”一詞緣起于“STEM”教育，指的是科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、數(shù)學(xué)（M）相融合的教育。STEM教育活動(dòng)偏向于工科，缺乏藝術(shù)性，更缺乏文化素養(yǎng)及美學(xué)教育。美國(guó)知名教育學(xué)者格雷特-亞力克教授（ Georgette Yakman）及其團(tuán)隊(duì)，提出在STEM教育的基礎(chǔ)上加入藝術(shù)（Art），以提高STEM教育活動(dòng)的趣味性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教育活動(dòng)的興趣，便產(chǎn)生了“STEAM”教育。

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》提出“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式”。新課標(biāo)倡導(dǎo)探究式教學(xué)模式，旨在擯除傳統(tǒng)的以教師為中心、以課程內(nèi)容為目的的講授式教學(xué)模式，注重開發(fā)學(xué)生智力，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，形成新的以學(xué)生為中心、以科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的體驗(yàn)式、實(shí)踐式的教學(xué)方式[1]。STEAM教育強(qiáng)調(diào)在綜合項(xiàng)目中，經(jīng)過學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐、獨(dú)立思考，設(shè)計(jì)出作品或解決問題，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中獲得科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)方面的綜合知識(shí)、思維方法及能力，用跨學(xué)科的意識(shí)思考問題，并會(huì)用學(xué)到的綜合知識(shí)解決實(shí)際問題，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和解決問題的能力。

一、STEAM設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式與物理學(xué)科的科學(xué)探究

東南大學(xué)葉兆寧教授在對(duì)STEM教育進(jìn)行研究時(shí)指出“STEM教育是四個(gè)領(lǐng)域之間的關(guān)聯(lián)及有目的、有方法、有系統(tǒng)的融合”[2]。他將STEM教育歸為基于問題、基于設(shè)計(jì)及基于項(xiàng)目的三個(gè)類別教學(xué)方式。美國(guó)技術(shù)與工程教育學(xué)會(huì)基于STEAM教育，結(jié)合了“科學(xué)探究”的思維和“工程設(shè)計(jì)”的實(shí)踐，提出的“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”，讓學(xué)生洞察真實(shí)情境中的問題，整合跨學(xué)科知識(shí)，為整合性課程開發(fā)提供了精準(zhǔn)的課程教學(xué)流程[3]。圖1為“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”的簡(jiǎn)要說明及關(guān)系：

圖2是粵教滬科版八年級(jí)上冊(cè)《1.4嘗試科學(xué)探究》教材中物理科學(xué)探究的七個(gè)步驟。對(duì)比STEAM教育的“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”，發(fā)現(xiàn)：

1.知識(shí)傳授的側(cè)重點(diǎn)有差異?？茖W(xué)探究側(cè)重一個(gè)具體問題，是對(duì)研究問題的驗(yàn)證，科學(xué)探究引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷物理規(guī)律的探究過程，強(qiáng)化探究數(shù)據(jù)的判斷意識(shí)，從數(shù)據(jù)信息中歸納出已有的物理規(guī)律，這是一種知識(shí)的驗(yàn)證過程，這種驗(yàn)證過程強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)現(xiàn)有結(jié)論的記憶，探究過程中為學(xué)生提供的創(chuàng)造性思維空間是有限的。STEAM教育是五個(gè)學(xué)科的融合教育，STEAM教育的“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”是融合教育中的對(duì)物理相關(guān)知識(shí)的提煉與加工，是社會(huì)技術(shù)問題的物理知識(shí)應(yīng)用，思考解決的問題更加全面，提取的物理知識(shí)更加實(shí)用。

2.知識(shí)獲取的方式有差異。物理學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)探究是現(xiàn)有物理規(guī)律或結(jié)論的再證明，學(xué)生用相同實(shí)驗(yàn)證明已有結(jié)論。STEAM教育的“6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”綜合各學(xué)科，指導(dǎo)學(xué)生制造或創(chuàng)造產(chǎn)品，開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，提升學(xué)生的動(dòng)手能力[4]。例如溫度計(jì)，課標(biāo)要求是：①了解溫度計(jì)的原理，②會(huì)用常見溫度計(jì)測(cè)量溫度。課標(biāo)在培育學(xué)生思維方面沒有開拓性設(shè)計(jì)，也沒有針對(duì)性的動(dòng)手操作。采用設(shè)計(jì)型STEAM教育學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生制作溫度計(jì)，測(cè)量溫度，形成扎實(shí)的知識(shí)范疇。制作溫度計(jì)需要各學(xué)科融合，材料選取、制作涉及工程技術(shù)知識(shí)，零攝氏度選取涉及科學(xué)知識(shí)，溫度標(biāo)注涉及數(shù)學(xué)知識(shí)，溫度計(jì)形狀涉及藝術(shù)知識(shí)。

3.探究工具的選擇不同。物理科學(xué)探究的器材是經(jīng)過論證的教學(xué)儀器，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)提供便利，節(jié)省時(shí)間。例如用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力，課堂探究的重點(diǎn)是工具的使用，而非工具的原理及工具所涉及的知識(shí)。而設(shè)計(jì)型STEAM教育學(xué)習(xí)模式中，教師重在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)器材，使學(xué)生掌握物理概念和規(guī)律，積淀物理學(xué)習(xí)方法。例如，在杠桿平衡條件的學(xué)習(xí)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)從桿秤的制作開始，研究桿秤原理，再到杠桿平衡知識(shí)，這樣既實(shí)現(xiàn)杠桿平衡條件知識(shí)的學(xué)習(xí)，又強(qiáng)化綜合學(xué)科知識(shí)，在學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力。

4.探宛興趣的持續(xù)程度不同。物理中的科學(xué)探究包含七個(gè)要素，活動(dòng)目標(biāo)比較單一，結(jié)論的指向性強(qiáng)，活動(dòng)的探疑效果降低，導(dǎo)致學(xué)生很難保持探究的熱情。例如在探究光的反射規(guī)律、平面鏡成像、光的折射規(guī)律等光學(xué)知識(shí)時(shí)，活動(dòng)步驟已經(jīng)設(shè)計(jì)好，學(xué)生只需要按照教材的探究步驟操作，即可得到相應(yīng)規(guī)律，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。采用設(shè)計(jì)型STEAM教育學(xué)習(xí)模式，其中作品的制作具有挑戰(zhàn)性，設(shè)計(jì)的作品隨知識(shí)變化，實(shí)施過程中遇到問題的種類也會(huì)多種多樣，學(xué)生在解決問題的過程中完成知識(shí)的積累。

二、《絢麗多彩的音樂》的教學(xué)設(shè)計(jì)

STEAM教育作為一種培養(yǎng)未來綜合性人才的教育模式，是我國(guó)初中物理教學(xué)的重要補(bǔ)充，為初中物理教學(xué)拓寬了渠道，增添了活力。STEAM教育的實(shí)施最終要以課程形式呈現(xiàn)出來，現(xiàn)以粵教滬科版八年級(jí)上冊(cè)《2.2我們?cè)鯓訁^(qū)分聲音》及《2.3我們?cè)鯓訁^(qū)分聲音（續(xù)）》兩節(jié)課為例，設(shè)計(jì)基于STEAM教育的設(shè)計(jì)型教學(xué)設(shè)計(jì)（見表1）。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著理論和科學(xué)研究的不斷深入，STEAM教育的設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式在整合學(xué)科知識(shí)、探索物理原理、發(fā)展學(xué)生知識(shí)方面提供了方向，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式的實(shí)施與培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)是統(tǒng)一的。在物理教學(xué)過程中，可以將更多的課程知識(shí)進(jìn)行STEAM教學(xué)設(shè)計(jì)，將物理知識(shí)的學(xué)習(xí)發(fā)展到跨學(xué)科的知識(shí)融合，將零散、孤立的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓STEAM教育服務(wù)于學(xué)生，服務(wù)于教學(xué)，提升學(xué)生的綜合能力。

[參考文獻(xiàn)]

[1]史顏君.基于STEAM理念的初中物理課程設(shè)計(jì)研究[Dl.桂林：廣西師范大學(xué)，2017.

[2]葉兆寧，楊元魁.集成式STEM教育：破解綜合能力培養(yǎng)難題[J].人民教育，2015（ 17）：62-66.

[3]楊珍珂，賈偉堯，基于STEAM教育理念的初中物理課程創(chuàng)新與案例設(shè)計(jì)[Jl.物理教學(xué)探討，2018（3）：21-22+24.

[4]傅騫，劉鵬飛.從驗(yàn)證到創(chuàng)造：中小學(xué)STEM教育應(yīng)用模式研究[J].中國(guó)電化教育，2016（4）：71-78+105.

（責(zé)任編輯 易志毅）