基于STEM教育理念的物理教學(xué)實(shí)踐研究

俞芳實(shí)

摘要：STEM教育理念是一種具有跨學(xué)科整合特性的教育理念，與物理教學(xué)的融合能夠促使物理學(xué)科發(fā)生變革，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合應(yīng)用能力。高中物理教學(xué)中融入STEM教育理念是大勢(shì)所趨，符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展規(guī)律，也能夠有效改善高中物理課堂的教學(xué)氛圍。本文從STEM教育理念入手，分析并探討STEM教育理念在高中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：高中物理;STEM教育;教學(xué)實(shí)踐 中圖分類號(hào)：A ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：（2021）-23-130

引言

傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式雖然能夠快速培養(yǎng)大量的勞動(dòng)型人才，但在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、高技能人才方面存在較大問(wèn)題。當(dāng)學(xué)生將更多的時(shí)間用于記憶、重復(fù)解題時(shí)，很難體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、創(chuàng)新能力。STEM教育理念是一種跨學(xué)科整合型教學(xué)理念，將原本孤立、割裂的各學(xué)科重新串聯(lián)起來(lái)，將課程與生活串聯(lián)起來(lái)，有利于學(xué)生的知識(shí)深入理解和遷移應(yīng)用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念起源于美國(guó)，最初是指“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”，在大學(xué)教育中應(yīng)用，意在增強(qiáng)美國(guó)的科技實(shí)力[1]。隨著時(shí)代的發(fā)展，STEM教育理念開(kāi)始逐漸從大學(xué)教育向高中、中小學(xué)輻射，參與集成的學(xué)科也不僅限于科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)四個(gè)領(lǐng)域。自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的教育改革不斷深化，教育的綜合實(shí)踐成為改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究意識(shí)成為教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。STEM教育理念作為一種能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合應(yīng)用能力的新教育理念，開(kāi)始被我國(guó)教育領(lǐng)域重視。STEM教育模式包含任務(wù)分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、過(guò)程樹(shù)立、學(xué)習(xí)資源獲取、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量化表等數(shù)個(gè)階段，目的在于訓(xùn)練學(xué)生的探究意識(shí)、創(chuàng)新精神、跨學(xué)科應(yīng)用知識(shí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。

二、STEM教育理念在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)和實(shí)踐

（一）篩選適合應(yīng)用STEM教育理念的內(nèi)容

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)之間的跨學(xué)科整合，想要在高中物理教學(xué)中應(yīng)用STEM教育理念，教師需要做好教學(xué)內(nèi)容的篩選。適合應(yīng)用STEM的教育內(nèi)容有三個(gè)特點(diǎn)，首先是能夠融合STEM領(lǐng)域的知識(shí)，其次是趣味性，最后是實(shí)踐性。能夠滿足以上三個(gè)特點(diǎn)的教育內(nèi)容主要有兩類，第一類是關(guān)于科學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)探究，從原本的按照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為從問(wèn)題出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、獲取實(shí)驗(yàn)成果;第二類是關(guān)于科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和延伸，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的遷移應(yīng)用，鞏固學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。

（二）設(shè)計(jì)教學(xué)情境引出問(wèn)題或任務(wù)

STEM教育理念的應(yīng)用需要具體的教學(xué)情境，讓學(xué)生圍繞具體的任務(wù)或問(wèn)題開(kāi)展分析和探討，應(yīng)用自己所掌握的跨學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神。比如：在有關(guān)熱學(xué)的部分中，教師可以設(shè)計(jì)高溫下汽車輪胎爆裂導(dǎo)致側(cè)翻的具體事故，引導(dǎo)學(xué)生思考汽車上的輪胎高溫報(bào)警如何工作來(lái)避免此類交通事故。學(xué)生可以從了解當(dāng)前汽車上所應(yīng)用的輪胎溫度傳感器入手，根據(jù)傳感器的原理設(shè)計(jì)高溫報(bào)警裝置，繪制傳感器的電路圖，利用學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室的材料和工具連接電路圖，并親自動(dòng)手嘗試傳感器的工作范圍和報(bào)警精度。這樣具體的教學(xué)情境能夠有效引起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生全身心投入到相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)當(dāng)中來(lái)，提高高中物理課堂教學(xué)效果。

（三）分組討論問(wèn)題進(jìn)行活動(dòng)

STEM教育開(kāi)展中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)成小組，以小組形式開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，共同完成對(duì)任務(wù)、問(wèn)題的解決，提高活動(dòng)效率和質(zhì)量。以輪胎溫度傳感器為例，小組中有學(xué)生負(fù)責(zé)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)獲取輪胎溫度傳感器的作用、設(shè)計(jì)、元器件等相關(guān)信息，有學(xué)生負(fù)責(zé)利用物理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容設(shè)計(jì)電路圖，有學(xué)生負(fù)責(zé)搜集可用的工具和材料，有學(xué)生負(fù)責(zé)連接電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有學(xué)生負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、過(guò)程和現(xiàn)象。小組學(xué)生之間的思維碰撞、攜手合作是STEM教育中非常重要的一個(gè)組成，是刺激學(xué)生創(chuàng)新思維、知識(shí)遷移應(yīng)用的關(guān)鍵。在小組活動(dòng)中，教師要做好監(jiān)督和組織者的工作，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組活動(dòng)，共同解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，而不是橫加干擾影響學(xué)生思路。

（四）做好STEM教育課堂評(píng)價(jià)

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式不同，STEM教育觀念下的課堂以學(xué)生為主，解決問(wèn)題、完成課題任務(wù)的過(guò)程十分重要。也因此，傳統(tǒng)重結(jié)果的課堂評(píng)價(jià)方式并不適用于STEM教育模式，教師需要將過(guò)程評(píng)價(jià)融合進(jìn)傳統(tǒng)結(jié)果評(píng)價(jià)當(dāng)中去，形成更全面的課堂評(píng)價(jià)機(jī)制。首先，教師對(duì)學(xué)生在課堂上的聽(tīng)課、問(wèn)答、小組討論、組內(nèi)實(shí)操等環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)應(yīng)做好相應(yīng)評(píng)價(jià)，這些評(píng)價(jià)結(jié)果是STEM過(guò)程評(píng)價(jià)的重要組成。如果學(xué)生在小組討論和組內(nèi)實(shí)操時(shí)參與積極性匱乏，貢獻(xiàn)頗少，即使他所在小組的成績(jī)斐然，該學(xué)生的過(guò)程+結(jié)果評(píng)價(jià)等級(jí)也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)下調(diào)。其次，教師應(yīng)組織學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程制作活動(dòng)記錄單，詳細(xì)提出的問(wèn)題、設(shè)計(jì)的方案、設(shè)計(jì)的圖紙、動(dòng)手實(shí)操的情況、實(shí)驗(yàn)收獲等內(nèi)容，并由學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行自評(píng)[2]。教師可以定期抽取學(xué)生的活動(dòng)記錄單，針對(duì)學(xué)生活動(dòng)過(guò)程、自評(píng)結(jié)果留下指導(dǎo)意見(jiàn)，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐出真知。學(xué)生在課堂上、課本上學(xué)到再多的知識(shí)，都只是紙上談兵。學(xué)生只有真正將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去，真正在應(yīng)用中感受困難、突破障礙、獲得成功，才能夠真正掌握知識(shí)的要點(diǎn)，獲得學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和體驗(yàn)感。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉鋒. 基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[D].華中師范大學(xué)，2020.

[2]尹慶豐. 基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)實(shí)踐研究——以“傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”為例[J]. 物理教師，2018，39（08）：24-26+31.

本文系2019年度泉州市基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究立項(xiàng)課題《基于STEM教育理念的物理教學(xué)實(shí)踐研究》QJYKT2019-110研究成果