A-STEM融入初中物理教學的實驗研究

項華徐 孟璇 段婕 胡海軍

總體來講，我國中學物理教學目標經歷了從關注講解概念知識到重視掌握基本知識和基本技能，再到重視實現“三維”目標和學科核心素養的過程。物理學科的核心素養包括物理觀念、科學探究、科學思維和科學責任與習慣等四個方面。2019年國務院發布的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》明確了為學生適應社會生活、接受高等教育和未來職業打好基礎的目標，標志著我國基礎教育改革進入學生核心素養培育的新時代。

傳統的物理教學缺少實踐性，片面的概念與知識講授仍然是主流教學現象，尤其是圍繞中、高考，學科教師和各類教輔機構更是考什么講什么，訓練的只是答題技巧和熟練程度。

目前，很多面向未來的教育理念越來越受到重視，為學生物理核心素養培育提供了強大的推動力量。其中，STEM教育倡導多學科融合、注重創新精神和實踐能力培養，正在掀起新的科學教育改革浪潮。STEM具有如下特征：（1）需要學生真實投入學習情境;（2）基于探究的項目式學習;（3）強調“工程設計”環節;（4）強調跨學科乃至跨界;（5）強調合作與團隊工作;（6）強調實際問題解決。由此看出，STEM教育對于提高學生物理核心素養和物理學習興趣具有重要現實意義。

A-STEM教育與初中物理教學融合策略

STEM教育源于美國，這一教育理念引入中國后，逐漸受到人們關注。我國在嘗試本土化STEM教育時，強調“真實情景性”“工程性”“跨學科性”“創新性”“藝術性（Art）”，多采用STEAM的說法。何克抗教授認為，應該將其中的“藝術性（Art）”改為“人文性（Arts）”，鄒曉東博士于2016年11月19日提出，應該將“人文性（Arts）”提前，即將STEAM教育改寫成A-STEM教育，其中的A不僅表示“人文性（Arts）”，還表示“德育性”，是對中華傳統文化的理解和傳承，解決培養什么人的問題。項華教授認為，A-STEM教育是在核心素養引領下的STEM教育。

關于A-STEM教育如何融入學科教學，學者進行了許多有益的理論與實踐探討。本文提出了A-STEM教育融入初中物理教學的三種策略：（1）學生制作、開發和創新實物實驗手段或者計算手段的教具;（2）準產品或者產品任務驅動的教學內容設計與實施;（3）基于一學期學習內容或者調查實際問題展開A-STEM教學。A-STEM融入初中物理教學模型有兩種：其一，PBL1（Problem Based Learning）模式;其二，PBL2（Project Based Learning）模式。

教學實驗

（1）實驗對象。為了研究A-STEM教育與初中物理教學融合策略的實施條件與效果，選取八年級（6）班學生為實驗班，八年級（5）班學生作為對照班，兩個班七年級隨機分班，且為同一個教師授課，可認為兩個班級的初始水平相當。實驗時間為一學期。

（2）實驗教學內容選取（表1）

（3）測評工具。為了了解A-STEM教育融入初中物理學科教學三種策略實施效果，特編制了《A-STEM融入初中物理教學評價調查問卷》。調查問卷共17題，均采用里克特量表的形式，即學生根據題目描述與自身的符合程度在五個選項中進行選擇。問卷分為以下5個調查維度，見表2。

為了解學生學習興趣變化情況，采用胡象嶺、李新鄉二人編制的信度和效度較高的物理學習興趣量表。量表分為學習興趣水平量表和測謊量表。學習興趣水平量表由38個陳述句組成，滿分38分。測謊量表滿分10分，如若學生得分超過或等于5分，則此學生被認為作答不認真，此學生的問卷將被視為廢卷處理。

（4）數據采集、分析與討論

實驗結束之后，筆者收集了對照班八年級（5）班和實驗班八年級（6）班的物理期末考試成績，并對數據進行處理，結果見表3。

通過對成績的橫向對比可以發現，實驗班的平均分、及格率以及優秀率均高于對照班，說明實驗對學生的物理學科成績起到了一定的促進作用。

各維度下學生對A-STEM教育融入初中物理教學評價如下。

①整體評價維度

學生對此維度題目的作答情況見圖1，圖中橫坐標為調查問卷中相應維度的題目，縱坐標為題目的評價分值。

學生喜歡項目式學習（第11題），能夠適應A-STEM教育與初中物理教學融合策略（第14題），也希望能夠繼續用A-STEM教育與初中物理教學融合策略（第4題），基本不認為給學習帶來了負擔（第8題），此四項得分分別為4.15、3.95、4.06、2.15。

在課上，思維相比以前更加活躍（第13題），此項得分為3.89;相比以前，也更愿意向老師或同學們提出遇到的問題（第6題），此項得分為3.78。通過這兩項可以看出，在課上，通過設置一個一個的問題，學生更愿意思考，也更愿意及時提出遇到的問題。這對及時發現并解決學生的問題是很重要的。通過對知識的探究與應用，學生認為加深了對物理學科內容的理解（第16題），此項得分為4.09，在所有題目得分中也算比較高的，通過課堂觀察也印證了這一點。

②其他維度

其他維度對應的問卷題目見表2，學生對這些維度題目的作答情況見圖2，圖中橫坐標為調查問卷中相應維度的題目，縱坐標為題目的評價分值。

物理學科實踐能力：從圖中可以看出，學生物理學科實踐能力的三個方面均得到了提升，針對某一問題進行實驗設計的能力得到了一定的提升（第3題），此項得分4.02;基于物理知識進行簡單的作品制作的能力得到了一定的提升（第12題），此項得分3.96;解決實際綜合問題的能力得到了一定的提升（第7題），此項得分3.88。結合前文的課堂觀察，說明學生的物理學科實踐能力得到了一定的提升。

小組合作：實驗數據表明，學生愿意以小組合作的方式解決問題（第15題），也更愿意在小組合作中表達自己的想法（第10題）。此兩項得分分別為3.89、3.84，說明此教學模型下的教學對學生參與小組合作學習起到了一定的作用。

學習意愿：課堂教學向學生展示了如何按照這三種教學策略實施。但是A-STEM教育與初中物理教學融合策略不應只限于課堂，學生應該學會遷移（第9題）。此項得分為4.02，在所有題目中得分很高，說明教學在學生的學習意愿上產生了很大的影響。

③物理學習興趣調查問卷分析

為了比較實驗班和對照班在不同的教學實施之后物理學習興趣的變化，筆者對實驗班和對照班物理學習興趣前后測問卷進行了平均分與標準差數據分析，見表4。其中為了更客觀地進行比較，筆者定義了“平均分增益”。在本研究中，平均分增益=（后測平均分-前測平均分）/前測平均分×100%。

對實驗班和對照班物理學習興趣前測數據利用SPSS軟件進行了獨立樣本T檢驗。兩個班前測數據的方差差異不顯著，因為Sig.值為0.860>0.05，方差齊性，均值差異不顯著，因為Sig.值為0.149>0.05。此結果表明，在進行教學之前，實驗班和對照班的物理學習興趣水平沒有顯著性差異。對實驗班和對照班物理學習興趣后測數據利用SPSS軟件進行了獨立樣本T檢驗，兩個班后測數據的方差差異不顯著，因為Sig.值為0.531>0.05，方差齊性，但是均值差異顯著，因為Sig.值為0.000<0.05。此結果表明，在進行教學之后，實驗班和對照班的物理學習興趣水平具有顯著性差異。

分析表明，A-STEM教育與初中物理教學融合策略能夠提高學生物理學習興趣。

結? 論

本文提出了A-STEM教育與初中物理教學融合的三種策略：（1）學生制作、開發和創新實物實驗手段或者計算手段的教具;（2）準產品或者產品任務驅動的教學內容設計與實施;（3）基于一學期學習內容或者調查實際問題展開A-STEM教學。

教學實驗表明，A-STEM教育融入初中物理的教學策略能夠實現下列教學效果：（1）對學生的物理學科成績有一定的促進作用;（2）物理學科實踐能力得到增強;（3）對物理學科內容的理解得到加深;（4）合作學習能力得到一定程度的提高;（5）物理學習興趣得到提高;（6）學生的信息素養得到提高，即有提高數字化工具探究的意識和數字化工具技能;（7）能夠顯著提高學生的物理學習興趣水平。

參考文獻

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