STEAM教育特點及其對高中物理教學的啟示

（沈陽市外國語學校，沈陽 110005）

我們正在經歷著一個從電氣化時代過度到人工智能時代的時期，時代的變遷會伴隨著人的生活方式、思維方式和生產活動等方面的變化。與此同時，時代對學生的知識和能力的要求也會有所變化。這就要求教師的教學也要跟隨時代步伐，與時俱進。作為不可或缺的傳統學科，高中物理的教學活動應該怎樣創新，才能夠更加完美的迎接人工智能時代為我們帶來的挑戰？

一、STEAM教育簡介

STEAM教育是建立在STEM教育的基礎上，由美國弗吉尼亞理工大學的Yakman學者首次提出，STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）和藝術（Arts）五方面學科英文首字母的縮寫，是一項先進的全球性的教育理念，旨在培養學生掌握跨學科的系統性思維方式，并將其內化成自身的解決綜合類問題的能力、創新能力及協作學習的能力。

STEAM教育理念提出之后并未得到足夠的重視，直至21世紀初，為加強人才儲備，確保科技和經濟等方面的領先地位，美國及歐洲各國開始大規模研究并推行STEAM教育，并取得了一定的成果。綜合各國對STEAM教育的闡述，其具有以下幾方面的特征：第一，它是一種面向未來的教育；第二，它注重各學科領域的整合及重構；第三，它強調學生的實踐能力和創新能力的培養。

二、STEAM教育的特點

（一）STEAM的教育目標是培養學生的綜合素養

STEAM教育中體現出來的綜合素養包涵三個方面：一是教學內容上的綜合；二是教育形式上的綜合；三是評價方式上的綜合。

從內容上看，STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）和藝術（Arts），這五個領域的綜合。而且，這種綜合性不是簡單的拼湊和疊加，而是圍繞一個生活實際中的一個問題或者一個主題進行教學，這種教學過程中需要多種科學技術作為支撐，在這種綜合的項目中進行整合學習。在這樣一種環境下學習使學生提升STEAM綜合素養。例如在工程技術類課程的教學中，需要綜合數學、科學、技術及藝術等多方面的知識及能力。

從形式上看，STEAM教育可以采用問題解決的教學方式，問題可以是生活中的實際問題；可以是某一項目中的問題；也可以是設想中的問題。也可以采用情境教學的方式。在這種復雜問題解決的過程中能夠培養學生多種能力，如思考和綜合解決問題的能力、探索學習的能力、創新能力、實踐能力等。

從評價方式上看，STEAM教育也在朝著綜合和系統的方向逐步邁進。STEAM教育的評價體系要求能夠衡量學生對重要概念和規律的理解和應用能力，同時還要衡量學生在未來生活和學習過程中解決綜合類問題的能力和創新能力。與此同時，STEAM教育還鼓勵學生參與PISA和TIMSS等國際評價。

從課程內容上看，與分學科的課程不同，STEAM的課程設置也體現了綜合性。綜合各國STEAM課程設置的方式，大致分為以下兩類：一類是直接用STEAM課程取代傳統分科的課程體系，每一階段的課程以一個項目取代，在綜合解決項目中學習相關知識、能力等。另一類是在分學科學習之后設置綜合類項目的STEAM課程，將其作為一種后設課程。

（二）STEAM教育的學習過程體現了探究性

STEAM課程設計是以具體問題、項目等為依托，將數學、科學、技術等綜合應用到問題或項目中去。因此，STEAM課程的學習過程就是探究問題和解決問題的過程。在STEAM教育中教學過程主要包含以下幾個方面：第一，發現問題。這里的問題可以是教師設定好的，也可以是學生實際遇到的。第二，提出假設并設計解決方案。很多問題的解決過程都不是一蹴而就的，這就需要在教學過程中引導學生建立解決問題的實施方案，和推行方案中的一些基本假設。這一過程也是科學研究必不可少的。第三，科學證明或實施方案。在這個過程中，需要學生通過觀察、實驗等方式收集證據，并通過科學實驗和嚴密的邏輯證明等方式對證據進行整理、分析和證實。第四，得出結論或評價實施的方案。第五，反思過程并分享交流。

（三）STEAM教育的教學過程關注學生的自主性和互助性

美國總統科學技術顧問委員會（PCAST）對學生進行調查分析，結果顯示學生在STEAM 教育的成果體現出的性別差異源于興趣而非學生的天賦。后現代課程觀的代表人物之一的多爾也指出課程的設置要使每一個個體通過與其他人和環境的交流中形成自我感。而STEAM課程的設置能夠充分關注學生的學習興趣，激發學生的學習動機，并重視學生在學習過程中的參與度。同時，STEAM教育的課堂教學是一種師生、同學間的互動合作學習的過程。在對一個問題或項目進行研究學習的過程中學生可能會出現不同的分工，擔當不同的角色，進行合作學習，在這個過程中共同學習、成長。

三、STEAM教育對高中物理教學的啟示

（一）高中物理教學需要適應時代的需求

智能時代的到來為物理教學提出了新的挑戰，教學也應適應時代的發展。而STEAM教育不但為科學教育指明了改革的方向，并且提供了一些具體操作的模式。相對于傳統教學模式基于項目或問題的課程設置和教學方式更能激發學生潛在的學習興趣，也更能培養學生的各方面技能，促進學生科學素養的提高。

（二）高中物理教學更應注重學生主動探究能力的培養

STEAM教育關注學生的興趣和創造能力，STEAM教學過程是一種探究式教學過程，二探究式教學也是科學研究的常規方式。因此，在高中物理教學過程中注重學生的主動探究符合認知規律。因此，在物理教學過程中，我們應充分利用探究的教學方式，來激發學生的主觀能動性。STEAM中的很多課程項目都可以應用于高中物理教學過程，為教學提供更豐富的素材，完善我們的教學活動。非常重視對學生好奇心的激發和創造力的培養。

（三）高中物理教學應注重跨學科重構，培養學生的綜合能力

為了提高學生應用所學知識解決實際問題的能力，培養學生的科學素養，高中物理教學不能僅局限在物理知識和能力本身，而應在物理學的基礎上進行多學科的融合學習。而STEAM教育為我們的教學提供了很好的途徑，它的問題都是基于真實的情景和項目，需要學生綜合應用所學知識和技能來完成。比如，調查生活區水污染情況這個項目，可能運用到的知識有物理、化學、通用技術和生物等各種知識和技能。所以，在高中物理教學中，破除學科本位思想，建立跨學科重構教學理念，更能提升學生解決生活實際問題和創造能力。

（四）高中物理學習過程應關注師生的互動合作

人作為社會活動的主體，不可能脫離社會，因此教學活動不應該只是教師的單方向傳授和學生的單方向接受，而且進入智能時代，學生獲取信息的渠道變得更加豐富和便捷。這也是學生自主和合作學習成為必要的前提。STEAM教育作為一種交互式學習，為我們提供了很好的案例。因此，高中物理課堂教學，我們應關注學生的參與，盡可能為學生創造合作學習的環境，充分發揮學生在學習中的主觀能動性。