有關高中物理教學中滲透STEM教育的思考

董莉

在全球競爭逐漸上升的大環境下，培養具有核心競爭力的人是當今社會最需要的人才，而在我國學科教育的大環境下，作為科學的重要組成部分——物理，也存在著亟待解決的問題，將STEM教育與高中物理教育融合，也成為了新課改背景下的教學思路之一，象征著學科教育開始注重學科之間的關系.將科學教育、技術教育、工程教育、數學教育與高中物理教育相交錯，在高中物理教學中滲透STEM教育，為探索物理單科教育向綜合化教育的新模式和新思路，激發國內學者對STEM教育在課程實踐中提出更多的思考與研究.

高中物理是普通高中滲透科學教育的一門重要基礎課程，高中物理教學是幫助學生學習基本的物理知識與技能，體驗科學研究的過程與方法，進而樹立正確的情感態度價值觀，為未來職業以及生活打下堅實的基礎.高中物理教學并不僅僅是將已有的知識傳授給學生，而是讓學生通過經歷科學探究的過程，感悟科學探究的精神，并且將知識能夠回歸到實際生活當中，甚至會舉一反三，完成知識的意義建構.而傳統的物理教學在以考試評價的唯一標準下，更注重知識概念、定理定義的記憶和解題方法，使得學生缺乏綜合素養，缺乏知識的結構性，所學物理知識與社會生活脫節，導致學生失去學習物理興趣，甚至會問“學這些知識有什么用？我以后會用到它嗎？”久而久之對于物理的學習就會出現為了更好地解物理題而學習物理的惡性循環，更嚴重的甚至會使學生產生厭學心理.也就導致無論是在教科書、輔導資料中，還是教師教學過程中呈現在學生面前的例題和習題，除極少數的思考題屬于實際應用的情境問題外，其他幾乎均屬于抽象問題，即便有些題中涉及到當前科技發展以及現代生活時，在“考試”“分數”這樣的高壓下，學生還是會忽略題目背后傳達的意義.從而學生會感到物理這一門學科太枯燥、太抽象，并感受到物理與自身發展以及周圍的生活環境沒有什么相關，和當前科技發展聯系不多.近年來，STEM教育走入人們的視野，STEM教育包含四個學科：Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）.2007年，Rider-Bertrand 提出“STEM教育是有目的地整合各學科的教學和學習方法，學生將從中發現并獲得能在學術和現實背景中可以運用的概念、能力以及科學、技術、工程和數學思維等，以提高在21世紀的全球競爭力”.

1STEM教育研究的現狀分析

通過對文獻的檢索發現，國外對STEM教育的研究雖然缺少行動的課程理論，但是從實踐的角度對有關STEM教育的內容進行了廣泛的研究.受到較多關注的是整合STEM學科的綜合教育的研究，高校聯合教育機構以及社會組織開展了大量的整合STEM學科的項目研究，包括對教學策略的研究、課程資源和項目的開發.總體來看，STEM教育是進行綜合教育的一種實踐探索，STEM教育已滲透到基礎教育.通過與國外的研究對比，國內研究者對STEM教育的研究主要集中在內涵介紹、產生原因剖析、解讀報告等方面，對K-12階段的STEM課程的研究不夠具體，現有的研究只是介紹性的突出了國外各部門對于STEM教育所做出的努力，針對STEM教育的理論研究和實踐探索還較為缺乏.在實踐方面有學者探索了STEM視野下信息技術的理論和實踐，也有學者基于中學課程，甚至是基于某一課程滲透STEM教育，但在具體落實STEM教育教學實踐還很少.當把STEM教育追溯到高中教育中，而在高中以分科教學為主的大背景下，在分科教學中滲透STEM教育，而如何根據這一一時難以改變現象來滲透STEM教育，這需要社會、政府、學校、教師、研究者的一起努力.

2中學物理教育滲透STEM教育之利

葉兆寧、楊元魁在《集成式STEM教育 ：破解綜合能力培養難題》一文中指出，STEM教育綜合了科學、技術、工程與數學等學科，具有跨學科、跨領域的特點.科學研究在于認識世界、解釋自然界的客觀規律，主要解決自然現象“是什么”和“為什么”的問題 ；工程與技術則是在尊重自然規律的基礎上，改造世界，滿足人類社會發展需求，回答社會實踐中“做什么”“怎么做”的問題 ；數學則是科學、工程和技術發展必不可少的工具.隨著 STEM 教育的發展，“集成式STEM”（Integrated STEM）的概念逐漸明晰.“集成”強調四個領域之間的關聯及有目的、有方法、有系統的融合.科學與工程問題是課程的主線，通過其創造出一個多維的空間，從而為學生提供一系列具有一定程度關聯性的學習經歷.而學習的目的在于通過探究科學現象和解決實際問題達成認識和技能的發展.數學和技術既是研究中必不可少的工具，也是重要的學習內容，恰當的教學設計可以使四個領域的學習相互促進、協調發展.在K-12階段，由于工程教育并不完全獨立，科學教育就成為實踐STEM的重要陣地.

因此，在我國分科教育的大背景下，高中物理作為STEM教育中科學（Science）重要組成部分，將STEM教育融入高中物理教學內容中，通過在高中物理課程內容重新整合教學計劃，在教學過程中滲透物理學史、滲透基于物理學的技術應用、注重數學運算、聯系物理學前沿動態以及現代技術等方式，對教學內容進行適當重組和擴展，引導學生將物理與科學、技術、工程及數學進行整合，成為提高學生的綜合素養的一個選擇.本文對STEM教育滲透中學物理教育之優分為個人與國家兩個層面進行論述.2.1個人層面

STEM培養人才的標準不再是傳統的知識取向，而是具有綜合STEM素養、創新意識、實踐能力的全方面人才.通過在高中物理教學中滲透STEM教育，不僅能提高學生對STEM領域內容的興趣和參與度，增進了對STEM領域內容的認識和理解，培養了其綜合分析問題的能力和有效解決問題的能力，同時，也提高了學生在STEM領域的學習成就，推進了對STEM領域職業的追求，為高中學生在之后的職業教育、高等教育提供了更多的可能性，也能在學習情境中提升學生的設計能力、合作能力、實踐創新能力等.STEM教育也可增強學生的未來就業競爭力，使學生在社會經濟迅速發展的環境中，更有生存能力.

2.2國家層面

STEM教育的提出是在美國擁有的科技人力資源在全球所占比例逐漸減少，而對于亞洲國家日益增長的經濟背景下的科學技術的逐步提升，同時，在美國進步教育評價測試（NAEP）以及國際學生評估項目（PISA）中，美國中小學測評數據堪憂，使得美國在這樣的壓迫感下，提出STEM教育且意在用STEM教育來增強國家競爭力， 也可看出實施STEM 教育被認為是增加國家經濟競爭力的重要手段.而作為亞洲大國的中國科技人力資源能力建設相對落后科學與工程教育的國家體系尚未健全，在普通中小學教育層面上除了科學和數學教育尚仍有不容樂觀的一席之地，工程和技術的教育根本未進課堂.這應當引起人們嚴重的關注和深思.讓

STEM教育走入中國，可以為國家培養和造就科學家、技術人員等人才，增強本國的全球競爭力. 同時，讓學生對STEM相關職業感興趣從而為我國科技創新貢獻人才.

3總結

隨著社會的不斷發展，在全球大環境下，在新課程不斷改革路上，我們需要不斷的審視自己，教育要培養什么樣的人才，什么樣的人才是當今社會最需要的人才，而當前種種現象也表明我們的高中物理教學存在著一個嚴重的問題：高中物理與現代科學、技術、工程、數學嚴重脫軌.因此，改變當下的高中物理教學現狀，小到滲透在每一個知識的選擇、教學方式的改變，大到需要聯系整個社會的發展以及發動社會的幫助與支持.STEM教育走入基礎教育，將STEM教育與高中物理教育融合，也成為了新課改背景下的教學思路之一.STEM教育的出現轉變了傳統的認識和思維習慣，引導人們重新思考了科學、技術、工程和數學的內涵，以及他們之間存在的關系.象征著學科教育不再局限于學科本身， 而是注重學科之間的關系.將科學教育、技術教育、工程教育、數學教育與高中物理教育相交錯，在高中物理教學中滲透STEM教育.在新課改的背景下，鼓勵學生通過合作和交流的形式進行科學探究和設計，突出實驗和實踐在物理教學中的應用，突出物理知識在社會生活中的重要價值，把學生的學習和社會發展的趨勢有機的結合，開發課程資源，重新整合和設計教學內容.為探索物理單科教育向綜合化教育的新模式和新思路，激發國內學者對STEM教育在課程實踐中提出更多的思考與研究.