STEM教育與高中物理教育的深度融合

盧飚

【摘? 要】? STEM是一種全新的教育理念，在應(yīng)用過程中強調(diào)對學(xué)生的跨學(xué)科培養(yǎng)，旨在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，希望學(xué)生能夠綜合利用多學(xué)科知識來解決生活中遇到的實際問題。在具體的教學(xué)過程中，物理教師要深入了解STEM教育理念，并引導(dǎo)學(xué)生可以對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域知識進行綜合運用，不斷提高自身的綜合實力。本文將結(jié)合具體的高中案例，深入分析STEM教育理念與高中物理教育的融合策略。

【關(guān)鍵詞】? STEM教育理念;高中物理;融合策略

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，社會各個行業(yè)對綜合人才的需求愈加旺盛，不僅需要人才具備一定的專業(yè)素質(zhì)，同時也要具備相應(yīng)的科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等方面知識。而我國現(xiàn)階段的高中教育，都過分強調(diào)對學(xué)生單科知識的培養(yǎng)，忽略了學(xué)生對綜合學(xué)科知識的融會貫通，這也使得高中學(xué)生對知識的應(yīng)用相對局限，往往知其然不知所以然。STEM教學(xué)理念是一種促進多學(xué)科融合教育的嶄新理念，在高中物理教學(xué)融入STEM教學(xué)理念，可幫助學(xué)生建立更加系統(tǒng)的物理思維體系，真正實現(xiàn)對多學(xué)科知識的綜合利用。

一、基于STEM教育理念，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式

基于STEM教育理念，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程被分為參與、探究、說明與評價幾個階段。

1.參與階段

在參與階段，教師需要采取有效措施不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生以更加飽滿的精力，對書本中與生活中的物理知識產(chǎn)生濃厚的探索欲望，并利用自己所學(xué)過的知識，解釋物理現(xiàn)象，進而實現(xiàn)對物理知識的深入探討。

2.探究階段

基于STEM教育理念，探究階段是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此過程中，教師一定要注意對學(xué)生的啟發(fā)與引導(dǎo)，要鼓勵學(xué)生對物理現(xiàn)象進行大膽質(zhì)疑并自主探究，在探究過程中要引導(dǎo)學(xué)生綜合利用所學(xué)過的多學(xué)科知識，并建立起與物理學(xué)科之間的聯(lián)系，不斷激發(fā)學(xué)生的獨立思考意識與探究意識，進而強化他們的實踐動手能力，真正實現(xiàn)綜合素質(zhì)的全面提升。

3.說明階段

通過對物理知識的參與與探究，學(xué)生將會建立更加完善的物理知識體系，并促使物理思維更加嚴謹。在說明階段，學(xué)生可以就自己所探究的物理知識進行詳細闡述，將學(xué)習(xí)過程與結(jié)果分享給其他同學(xué)，這不僅可以實現(xiàn)學(xué)生的共同進步，而且在分享過程中學(xué)生也可以感受到學(xué)習(xí)的成就感與滿足感。

4.評價階段

教師在教學(xué)過程中，一定要肩負起引領(lǐng)與監(jiān)督的職責(zé)，仔細觀察所有同學(xué)在物理課堂中的參與意愿，并對同學(xué)的表現(xiàn)進行綜合評價，不僅要評價其課堂所學(xué)結(jié)果，更要注重評價他們的學(xué)習(xí)過程，強調(diào)過程大于結(jié)果，并提出有針對性的意見，幫助學(xué)生揚長避短，不斷進步。

二、基于STEM教學(xué)理念，鼓勵學(xué)生動手實踐

為了促進STEM教育理念與高中物理知識的深度融合，本文將以《牛頓第一定律——慣性》為案例，進行具體闡述。

1.明確教學(xué)目標(biāo)

（1）教會學(xué)生理解物體運動與力的關(guān)系;

（2）可以對牛頓第一定律所講述的內(nèi)容進行深入理解;

（3）知道什么是慣性、知道慣性只取決于物體質(zhì)量，并能利用這一知識點解釋生活中的物理現(xiàn)象;

（4）通過具體的物理實驗，讓學(xué)生直觀清晰地認識到物體運動與力之間的關(guān)系，進而幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的物理思維，提高他們的動手能力與推理能力。

（5）基于STEM教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、敢于質(zhì)疑的科學(xué)品質(zhì)，真正實現(xiàn)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

2.學(xué)生自主探究

（1）需要準(zhǔn)備的實驗儀器

雞蛋、光滑的木板、水杯、乒乓球、鉛球、羽毛球筒等。如圖所示：

（2）實驗步驟

①實驗過程：快速抽出木板，雞蛋會呈現(xiàn)怎樣的運動軌跡？設(shè)問：為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？

學(xué)生探究：一部分學(xué)生認為雞蛋會隨著木板一起移動，也有一部分學(xué)生認為雞蛋會掉落在水杯中。

實驗設(shè)計目的：通過雞蛋掉入水中，能夠讓學(xué)生直觀形象地觀察到物體所具有的慣性。

②實驗過程：讓乒乓球和鉛球在相同的高度自由落下。設(shè)問：同學(xué)們敢用手接乒乓球還是鉛球？

學(xué)生探究：通過生活中的經(jīng)驗，絕大多數(shù)同學(xué)都會選擇接乒乓球，但是卻無法說出其中的物理知識。

實驗設(shè)計目的：更好地幫助同學(xué)們認識與理解物體的慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)。

思考與補充：實驗可以讓學(xué)生將直觀的感性認識上升到理性高度，讓學(xué)生明白生活現(xiàn)象背后的物理知識，從而建立起系統(tǒng)的學(xué)科思維。

③實驗過程：如圖所示，將乒乓球放在斜面頂端自由滾下，并在其行進路線的垂直方向放置一羽毛球筒，并對乒乓球施加橫向外力。設(shè)問：乒乓球是否會改變路線，被吹進羽毛球筒中？

學(xué)生探究：學(xué)生可以采用小組合作的方式，共同完成這一實驗，進一步強化學(xué)生對慣性的理解，并在實踐中得出答案。

實驗設(shè)計目的：乒乓球能否被吹進羽毛球桶中，取決于外加橫向力的大小，因此可以讓學(xué)生進一步感知物體慣性取決于物體的質(zhì)量。

通過學(xué)生的合作交流，這不僅可以提高學(xué)生的合作意識，同時也能不斷提高他們的探究欲望，強化他們的動手能力，能夠以嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度解決生活中遇到的實際問題。

綜上所述，STEM教育理念是一種十分先進的教育理念，在教學(xué)過程中強調(diào)對學(xué)生進行多學(xué)科的綜合培養(yǎng)，真正實現(xiàn)對學(xué)生綜合素質(zhì)的全面落實。高中物理教學(xué)也要在教學(xué)過程中充分融合STEM教育理念，構(gòu)建起以學(xué)生積極參與、深入探究、解釋說明、綜合評價為主的高效物理課堂，循序漸進的引導(dǎo)學(xué)生對物理知識進行深入探索，并且在探索的過程中融入多學(xué)科知識，建立起各學(xué)科知識之間的網(wǎng)絡(luò)框架，進而以更加嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，不斷提高自身的實踐技能，真正成長為社會所需要的綜合人才。

【參考文獻】

[1]張啟君.基于STEM的高中物理課程教學(xué)設(shè)計模型研究[D].云南大學(xué)，2018.

[2]沈桂娟.基于STEM理念的高中物理學(xué)拓展課程的設(shè)計與實踐[D].河南大學(xué)，2019.