STEM教育理念下初中物理科技活動(dòng)的實(shí)踐探究

鄧德堅(jiān)

[摘要]STEM教育是跨學(xué)科教育，在初中物理科技活動(dòng)中使不同學(xué)科之間相互融合、緊密相連，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)和技能，促使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，提高自身探究能力和解決實(shí)際問題的能力?；诖?，筆者通過對(duì)在STEM教育理念下進(jìn)行初中物理科技活動(dòng)實(shí)踐策略的探究，以期培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)、批判性思維、動(dòng)手實(shí)踐能力、研究性能力和解決問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]初中物理;科技活動(dòng);STEM教育

基于STEM教育理念下初中物理科技活動(dòng)的實(shí)踐探究，是將所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐活動(dòng)中去，通過學(xué)生以項(xiàng)目為目標(biāo)的動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的一門課程[1]。在初中物理中，把聲、光、熱、力、能量等物理知識(shí)融入到STEM教育中去，在物理科技活動(dòng)實(shí)踐中就是將之轉(zhuǎn)化成以科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的相互聯(lián)系為邏輯的項(xiàng)目研究課程。如制作紙質(zhì)承重橋梁、無碳動(dòng)力小車、水火箭、自制密度計(jì)、自制桿秤、電腦電路動(dòng)畫、壓力噴泉、組合機(jī)械設(shè)計(jì)制作、自制冰箱等STEM研究項(xiàng)目。經(jīng)過課題組多年的實(shí)踐探索，STEM教育在初中物理科技活動(dòng)實(shí)踐的基本做法如下。

一、制定STEM教育在物理科技活動(dòng)中的框架

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和物理教育理念的轉(zhuǎn)變，物理學(xué)習(xí)不再只是簡單的知識(shí)學(xué)習(xí)，而是需要關(guān)注知識(shí)的建構(gòu)過程，即從生活常見的現(xiàn)象入手，發(fā)現(xiàn)可探究的問題，進(jìn)而開展科學(xué)探究，自主建構(gòu)知識(shí)，并運(yùn)用所獲得的知識(shí)來解決實(shí)際問題，甚至創(chuàng)新設(shè)計(jì)出有一定實(shí)用價(jià)值的發(fā)明[2]。在物理科技活動(dòng)前，必須制定物理科技活動(dòng)的框架，包括提出問題、探究方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、科技創(chuàng)新和體驗(yàn)者科學(xué)探索五個(gè)部分。

二、形成STEM教育在物理科技制作活動(dòng)中的初步方案

（一）確定目標(biāo)，分階段實(shí)施

以提高廣大師生科學(xué)文化素養(yǎng)為目標(biāo)，培育全體師生的科技創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)精神和思想，學(xué)習(xí)科學(xué)方法和知識(shí)，提升師生的科技創(chuàng)新能力。為此，設(shè)計(jì)STEM教育在物理科技制作活動(dòng)中的方案。

物理科技活動(dòng)分四階段實(shí)施。為達(dá)成這一目標(biāo)，將活動(dòng)方案分為宣傳發(fā)動(dòng)、組織實(shí)施、檢查驗(yàn)收和總結(jié)評(píng)比四個(gè)階段。制定物理科技活動(dòng)方案，每項(xiàng)工作都要做到制度化和規(guī)范化，并建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、形式規(guī)范的檔案，做到資料齊備、完整及真實(shí)。切實(shí)做到措施到位，加強(qiáng)過程管理，落實(shí)監(jiān)督機(jī)制，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)抓重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)，全面推進(jìn)STEM教育在物理科技制作活動(dòng)中的工作。

（二）實(shí)施方案

全體物理科技活動(dòng)教師、研究性項(xiàng)目學(xué)習(xí)教師、物理教師都要對(duì)愛好小發(fā)明、小創(chuàng)造并且具有較好創(chuàng)作基礎(chǔ)的學(xué)生做到一對(duì)一的輔導(dǎo)，使這一部分有特長的學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象有更深的理解，在理解生活常識(shí)的基礎(chǔ)上不斷提高創(chuàng)造能力，做到能夠?qū)ΜF(xiàn)有的裝置進(jìn)行改造和創(chuàng)新，最終保障這一部分特長生能夠達(dá)到100%的被輔導(dǎo)率。

學(xué)校將定期舉行由科技活動(dòng)小組、勞動(dòng)技術(shù)小組、研究性學(xué)習(xí)小組和學(xué)校統(tǒng)一組織的小發(fā)明比賽。學(xué)生要在小發(fā)明、小設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，只有親自動(dòng)手、切身體驗(yàn)，才能夠有獨(dú)特的體會(huì)。

學(xué)?？萍蓟顒?dòng)組、研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)小組、物理活動(dòng)小組、科技繪畫活動(dòng)小組及社會(huì)實(shí)踐組要對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)和幫助，為學(xué)生的小規(guī)模制作作品提供必要的條件和設(shè)備，手把手的教授學(xué)生如何使用一些常用的制作和勞動(dòng)工具，協(xié)助學(xué)生不斷改進(jìn)自己的作品。

三、STEM教育在物理科技制作活動(dòng)中的實(shí)施形式

（一）我校舉辦的創(chuàng)新性、綜合性的科技活動(dòng)，全面實(shí)施和落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)教育

學(xué)校重視物理科技活動(dòng)比賽，加大經(jīng)費(fèi)投入，積極按照活動(dòng)方案和落實(shí)目標(biāo)，制定完整的發(fā)展規(guī)劃，做到有計(jì)劃、有目標(biāo)、分階段地加以推進(jìn)和實(shí)施。完善科技創(chuàng)新活動(dòng)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制，激發(fā)全校師生支持、關(guān)心、參與物理科技創(chuàng)新活動(dòng)的熱情和動(dòng)力。不斷豐富學(xué)校物理科技創(chuàng)新活動(dòng)的內(nèi)容與方式，培育學(xué)校教育工作者和學(xué)校師生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度，普及科學(xué)知識(shí)，提升科學(xué)素養(yǎng)。通過舉辦具有創(chuàng)新性、綜合性的物理科技活動(dòng)，包括物理科技制作、科普繪畫、科普征文、科技創(chuàng)新競賽以及科普性實(shí)踐活動(dòng)等，全面實(shí)施和落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)教育，把物理科技活動(dòng)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)教育活動(dòng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)組織富有創(chuàng)新意義的物理科技創(chuàng)新活動(dòng)，促使學(xué)校物理科技教育工作能更上一層樓，爭創(chuàng)“縣級(jí)科普特色學(xué)?！薄扒暹h(yuǎn)市科技活動(dòng)創(chuàng)新示范學(xué)?！薄皬V東省青少年科技活動(dòng)示范基地”“全國知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范學(xué)?！薄吧陥?bào)廣東省科技教育名師工作室”等。

（二）開放學(xué)校物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室，使學(xué)生切實(shí)感受神奇的物理科學(xué)世界

學(xué)校物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室內(nèi)的展示品，按照聲、光、力、熱、電、磁、能等進(jìn)行分類，分別放置在不同的展示區(qū)。物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室的展示品有物理現(xiàn)象明顯且直觀性強(qiáng)的科技模型、高科技產(chǎn)品（商品、玩具等）、儀器等。開放學(xué)校物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室的做法，不僅豐富了學(xué)生的生活物理知識(shí)，開闊了學(xué)生的眼界，還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室的展示品除物理科技模型、高科技產(chǎn)品及儀器之外，也有物理學(xué)發(fā)展史和物理學(xué)家的文字資料、掛圖等，此外還有師生的小發(fā)明、小制作和實(shí)驗(yàn)自制創(chuàng)新教具等種類繁多的作品，這也給喜愛教具制作的學(xué)生提供了展露自我的好機(jī)會(huì)。鼓勵(lì)學(xué)生參與物理科技小制作的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生既能在物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室中感悟到物理世界的神奇，又能領(lǐng)會(huì)到物理學(xué)科的博大精深。學(xué)校通過開放物理科技活動(dòng)體驗(yàn)室，使學(xué)生直觀地去感受神奇的物理科學(xué)世界，在強(qiáng)大的震撼中大大激發(fā)了學(xué)生參與物理科技活動(dòng)的興趣。

四、STEM教育在物理科技制作活動(dòng)中的效果預(yù)期與評(píng)價(jià)

（一）預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

1.實(shí)現(xiàn)學(xué)生發(fā)展目標(biāo)

在STEM教育理念下進(jìn)行物理科技活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生從“科學(xué)探究”到“科學(xué)實(shí)踐”，表現(xiàn)出STEM教育能夠支持學(xué)生以物理學(xué)科融合的方式，在解決實(shí)際問題的過程中掌握知識(shí)和技能，在進(jìn)行創(chuàng)造性的制作中促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)、批判性思維、動(dòng)手實(shí)踐能力、研究性能力和解決問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生學(xué)有特長，幫助他們學(xué)會(huì)共處，學(xué)會(huì)合作，學(xué)會(huì)競爭;激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

2.實(shí)現(xiàn)教師發(fā)展目標(biāo)

通過組織開展STEM教育的物理科技活動(dòng)，可以為教師的創(chuàng)新教學(xué)提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)。STEM教育的師資培訓(xùn)，讓教師真正成為STEM教育的領(lǐng)路人，從而有效推動(dòng)STEM課程改革。通過完善機(jī)制、搭建平臺(tái)、榜樣引領(lǐng)及獎(jiǎng)勵(lì)表彰等方式，鍛造一支素質(zhì)優(yōu)良的、專業(yè)的STEM教育物理科技輔導(dǎo)教師群體，提高本校教師的教育教學(xué)水平、教育科研水平和STEM教育能力，促進(jìn)教師整體素質(zhì)的發(fā)展。

3.實(shí)現(xiàn)學(xué)校發(fā)展目標(biāo)

在STEM理念下進(jìn)行物理科技活動(dòng)的實(shí)踐研究，為學(xué)?？苿?chuàng)和STEM教育搭建了新的平臺(tái)，更好地把物理科技活動(dòng)提升為學(xué)校常態(tài)化的STEM教育，把學(xué)生自發(fā)性的興趣提升為自覺性的育人方法，使學(xué)校STEM教育更加長效化地開展。同時(shí)也可以為STEM教育校本教材的開發(fā)提供依據(jù)，幫助學(xué)校完善課程改革，形成地方課程相互補(bǔ)充的校本課程體系之一，為STEM教材的發(fā)展方向提供參考。提升科創(chuàng)教育的品質(zhì)，使STEM教育落地生根，并持續(xù)健康發(fā)展，讓STEM教育為學(xué)?？苿?chuàng)教育提供新的生長點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)STEM教育與學(xué)校特色發(fā)展相融合，凸顯學(xué)校的辦學(xué)特色。

（二）實(shí)施多階段多層次多元式評(píng)價(jià)

1.開展STEM教育物理科技活動(dòng)大賽，評(píng)選出師生的優(yōu)秀作品，選送優(yōu)秀作品參加市級(jí)科技活動(dòng)大賽，并收集作品在科技活動(dòng)體驗(yàn)室中進(jìn)行展示，有效評(píng)價(jià)師生在科技活動(dòng)中的成果。

2.開展多次評(píng)估，在項(xiàng)目中期階段作出評(píng)估報(bào)告;總結(jié)驗(yàn)收階段，召開結(jié)題自查會(huì)，查出課題總結(jié)中的不足之處，申請(qǐng)鑒定驗(yàn)收;向課題研究領(lǐng)導(dǎo)小組申請(qǐng)結(jié)題，接受課題研究評(píng)審專家的評(píng)估和驗(yàn)收。

結(jié) 語

總之，基于STEM教育理念所進(jìn)行的初中物理科技活動(dòng)的科學(xué)嘗試，有效引領(lǐng)學(xué)生從“科學(xué)探究”邁向“科學(xué)實(shí)踐”，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展;提高物理學(xué)科教學(xué)水平，提高課堂教學(xué)效能，提升教師專業(yè)發(fā)展，幫助學(xué)校完善課程改革，形成地方課程相互補(bǔ)充的校本課程，提升學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2]郭斌. STEM教育理念下學(xué)校特色課程建設(shè)的思考與建議[J]教育科學(xué)論壇，2019（7）.