STEM教育與高中物理課堂教學融合的 實踐研究

劉潤芝 王林

摘? 要 基于加德納的多元智能理論，探討如何將STEM教育滲透到高中物理課堂教學中，更好地培養全面發展的新一代創新型人才。

關鍵詞 STEM教育;多元智能理論;創新型人才;高中物理

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）20-0065-03

Practical Research on Integration of STEM Education and High School Physics Classroom//LIU Runzhi， WANG Lin

Abstract Based on Gardner's theory of multiple intelligences， this paper discusses how to infiltrate STEM education into high school physics classroom teaching， so as to foster a new generation of inno-

vative talents with all-round development.

Key words STEM education; multiple intelligence theory; innova-tive talents; high school physics

1 STEM教育概述

STEM即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）的簡寫。STEM教育提倡跨學科教育，使用多學科的思維和知識解決實際問題。STEM教育并不是將科學、技術、工程和數學四類學科簡單地疊加，而是使它們彼此之間進行有效融合，組成為一個有機的整體，并以真實問題解決為任務驅動，在實踐中應用知識、獲得知識，培養學生的問題解決能力、復合思維和創新思維[1]。

STEM教育作為一種跨學科的教育理念，將其應用于高中物理課堂教學中，一定要考慮我國高中物理教學現狀，合理地應用，不能機械地生搬硬套。STEM教育主要是多學科融合的綜合性教育，對于培養創新型人才具有重要意義，其理念符合當前國內中學教育的發展要求，能夠培養全面發展的高素質人才。中學教師有責任積極探討如何將STEM教育與自己的學科教學相結合。

2 我國實行STEM教育的必要性

時代發展的必然要求? STEM教育從美國興起。我國為了實現偉大的中國夢，在創新驅動發展戰略的指導下，積極展開STEM教育探索。國家大力支持STEM教育嘗試，制定了中國STEM教育2029創新行動計劃。國家深刻認識到創新型人才的重要性，STEM教育正在我國興起。

STEM教育理念為教育事業帶來新的沖擊? 基于應試教育的重壓，學生的學習變成只向分數看齊的常態，他們只有通過高考才能進入理想中的大學。高考采用分數決定制，因此，學校教育只關注學生的考試成績，學生也只是為了成績而學習，慢慢地忘卻了學習的快樂，腦海中只有不斷重復的機械記憶，開始變得厭學。很多學生都只會考試，創新型人才少之又少。我國對高考制度不斷進行改革，變成除語數英外，學生根據自己的喜好選擇三門科目自由結合。高考制度的改革是推動創新型人才培養的基礎。當STEM教育理念出現時，應該反思我國教育到底問題何在，給我國教育事業帶來哪些新的沖擊。有必要積極探索STEM教育理念，為我國教育注入新的活力。

傳統分科式教學的弊端? 傳統教育把課程按具體學科劃分，不可否認，這種分科式教學方式有利于知識組織的條理化、邏輯化和系統化，便于學生吸收掌握。然而，高度分化的課程體系導致學科之間彼此孤立、相互分離，缺乏相互協調與橫向聯系，不僅不利于對知識體系從部分到整體的理解和把握，更是割裂了教育和真實世界的有機聯系[2]。人的發展是一個整體，所接觸的事物、生活現象是以整體形式出現的，實際生活中面臨的都是整體性問題，認知方式具有整體性的特點。所以，單純的一門學科知識在實際應用中是很有局限性的。分科式教學存在弊端，有時候會感到所學知識在生活中用不到，便會產生知識無用的想法。整體教學模式主要還是學生被動地接受知識，只注重知識的積累與重復，對于學生探究能力和創新能力的培養欠缺，學生不能真正體驗到學習的快樂。

3 多元智能理論內容以及對STEM教育的啟示

多元智能理論的內容? 多元智能理論是教育學家加德納于1983年在《智力的結構：多元智力理論》一書中首次提到的，他是在哈佛“零點項目”的基礎上反思西方傳統智力觀點而提出的新型智能理論。該理論認為，人的智能包括語言、邏輯、空間、運動、音樂、人際交往、內省和自然探索等八種智能[3]。

多元智能理論對STEM教育的啟示? 加德納的多元智能理論可以很好地應用于STEM教育中。STEM教育強調的是將科學、技術、工程、數學有效地融合，共同完成一個項目。那么在完成一個項目時，將充分利用語言智能來對此項目進行闡述;運用邏輯智能來推理、處理問題;利用空間智能來發揮想象;利用運動智能來促進項目進展;要通過團隊協作共同完成一個項目，人際交往能力是必不可少的;一個經常內省的人容易對生活中的事物進行總結、分析，以便下次做得更完美，那么對于一個項目來說，內省智能是很有作用的，它可以促進工作者朝向好的方面發展;創作來源于靈感，人們疲倦時可以放心性情，去聽一聽音樂，增加活力，從而更好地投入項目研究中;自然探索智能是很關鍵的一項智能，對于人們的創新很有幫助，只有一個人敢于去嘗試、去挑戰，去探索新事物，才能推動創新的發展，才符合STEM教育理念。

4 高中物理課堂教學實施STEM教育的困境

學生學習主體性地位的缺失? 基于高考的重壓，高中生學習物理也只是為了學習知識而學習，常常出現的情況是學生會做題，但不會過多地去思考物理題所反映出的問題與生活的聯系。學生學習知識，主要是在教師的指導下被動地接受知識，變成機械地接收教師所教授知識的工具。建構主義強調，知識的獲得要自己親自建構，知識要在自己真實理解之后才能被消化吸收，因此，這種模式不利于實施STEM教育。

教師培養和專業發展的凌亂與空白? 師范院校為了培養綜合性人才，開設科學教育這一理科綜合課程，但主要是以分科的形式進行教授的，包括物理、化學、生物三門科目融合，缺少工程、技術等與STEM密切相關的課程。STEM強調跨學科融合理念，如果對師范生的培養還是按絕對分科的模式，勢必將影響他們今后的STEM教學水平。在專業發展方面，國內STEM教師專業發展和培訓項目數量偏少，缺少專業的STEM師資培訓[4]。

學校實施STEM教學的熱情度不高

1）高中學校看中的是升學率，對于物理科目來說不夠重視，因為現在大的教育方針實行的是3+3教育模式，物理被作為選考科目，學校相應投入的教育資源就少。

2）學校資金匱乏，不能為學生提供理想的教學環境，而STEM教育對設備、資源的要求非常高。教育工具分為硬件工具和軟件工具：硬件工具包括電路板、傳感器、3D打印機等設備;軟件工具包括可視化編程、概念圖、可視化圖譜、3D建模工具等。教學資源不僅包括網絡平臺、微視頻、導學手冊、練習冊等，還包括校內教師、校外專家等資源[3]。而且學校里面具有STEM教育能力的教師又很欠缺，因此實施STEM教學仍需進一步努力。

5 STEM教育與高中物理課堂教學融合的有效策略

發揮學生的主體地位，促進知識和能力的綜合培養? 無論是在教學還是學習中，STEM教育都強調以學生為主體，由教師指導學生自己設計工程流程，采取多樣性的方法解決問題。這些課程環節的設置都基于為學生提供了主動學習的機會，從而讓學生體會到真實參與學習所帶來的快樂，進而增加學生學習的持續性。STEM教育的課程設置是基于問題、基于工程設計的學習。基于設計的課堂活動可讓學生在學習科學與數學知識的同時，開展技術和工程實踐的學習。學生通過親自體驗定義問題、建構知識、解決問題和交流討論，體會學習知識的完整性[5]。學生通過學習特定的與物理有關的科學知識，運用數學和技術，在真實情境中完成一項工程任務，從而更好地理解物理知識，促進知識和能力的綜合培養。

加強高中物理教師的知識融合能力? 我國的學校教育制度仍然基于學科實施，各科之間分界明確，教師教育延續了這一學科傳統。這一特點能加強教師在學科上的專業性，但無法提升教師跨學科的融合能力[6]。高中物理教學要培養創新型人才，教師不能單純只講授書本知識。物理來源于生活，是一門探究性學科。教師應該拓展自己的知識廣度，這樣才能更好地指導學生進行探究性學習。要想真正地學懂物理知識，學生必須有更多的機會參與真情實境的學習中去。對于教師的要求就更高了，只有加強教師的知識融合能力，讓教師綜合素質提高，在日后的教學中才能培養出創新型的社會主義接班人。

學校加強對STEM教育投入，促進物理教學有效實施? 首先，學校要加強對STEM教育的投入，具體做法是購置能促進物理教學的STEM教育設備，只有有了物質保障，才能更好地開展物理教學;其次，與大學進行合作，聘請大學的教師擔任導師，讓學生在參與特定項目中學習物理知識;最后，學校應經常組織學生參加物理創新大賽，激發學生學習物理的興趣，培養學生的動手能力與思維能力;讓學生經常參觀科技館，通過實體參觀激發學生的求知欲，進而使學生發自內心地喜歡上物理，培養出優秀的創新型人才。

6 結語

在新時代背景下必須培養創新型人才，物理這門學科正是培養創新型人才的有力支撐，因此一定要積極探索新形勢下的教育發展動態。在STEM教育在我國不斷開展的背景下，筆者結合自己的理解，對STEM教育與我國基礎教育相融合的問題將行了淺顯分析，希望為推動我國教育事業發展做出點滴努力■

參考文獻

[1]蔡慧英，顧小清.設計學習技術支持STEM課堂教學的案例分析研究[J].電化教育研究，2016（3）：93-100.

[2]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式教育[J].中國電化教育，2017（4）：67-74.

[3]唐瑤.多元智能理論在高中物理教學設計中的應用研究[D].重慶：重慶師范大學，2016.

[4]董澤華.試論我國中小學實施STEM課程的困境與對策[J].全球教育展望，2016，45（12）：36-42.

[5]朱麗娜.STEM教育發展研究與課程實踐[D].南京：東南大學，2016.

[6]王新燕，陳晨.美國STEM教師培養的主要經驗及其啟示[J].上海教育科研，2017（4）：80-83.