基于STEAM教育的初中物理教學實踐

蘇貢國

[摘要]新課改以來，隨著學習理論和學習科學研究的不斷深入，廣大教師對新教學方法研究的熱情高漲。STEAM教育是基于核心概念，整合學科知識，對物理知識原理進行教學的方法。STEAM教育中的設計型學習與物理科學探究學習有著本質的區別。文章以《絢麗多彩的音樂》的教學設計為例，探討STEAM教育中的“6E設計型學習模式”，望有效發展學生思維，提升學生的科學素養。

[關鍵詞]STEAM教育;科學探究;教學設計

[中圖分類號]

G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020） 23-0044-04

STEAM教育是始于美國的教育理念與方法論。“STEAM”一詞緣起于“STEM”教育，指的是科學（S）、技術（T）、工程（E）、數學（M）相融合的教育。STEM教育活動偏向于工科，缺乏藝術性，更缺乏文化素養及美學教育。美國知名教育學者格雷特-亞力克教授（ Georgette Yakman）及其團隊，提出在STEM教育的基礎上加入藝術（Art），以提高STEM教育活動的趣味性，增強學生對教育活動的興趣，便產生了“STEAM”教育。

《義務教育物理課程標準（2011年版）》提出“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式”。新課標倡導探究式教學模式，旨在擯除傳統的以教師為中心、以課程內容為目的的講授式教學模式，注重開發學生智力，發展學生創新思維，培養學生自主學習能力和創新能力，形成新的以學生為中心、以科學素養為目標的體驗式、實踐式的教學方式[1]。STEAM教育強調在綜合項目中，經過學生的動手實踐、獨立思考，設計出作品或解決問題，促進學生的學習興趣。學生在項目學習過程中獲得科學、技術、工程、藝術和數學方面的綜合知識、思維方法及能力，用跨學科的意識思考問題，并會用學到的綜合知識解決實際問題，提高學生動手實踐和解決問題的能力。

一、STEAM設計型學習模式與物理學科的科學探究

東南大學葉兆寧教授在對STEM教育進行研究時指出“STEM教育是四個領域之間的關聯及有目的、有方法、有系統的融合”[2]。他將STEM教育歸為基于問題、基于設計及基于項目的三個類別教學方式。美國技術與工程教育學會基于STEAM教育，結合了“科學探究”的思維和“工程設計”的實踐，提出的“6E設計型學習模式”，讓學生洞察真實情境中的問題，整合跨學科知識，為整合性課程開發提供了精準的課程教學流程[3]。圖1為“6E設計型學習模式”的簡要說明及關系：

圖2是粵教滬科版八年級上冊《1.4嘗試科學探究》教材中物理科學探究的七個步驟。對比STEAM教育的“6E設計型學習模式”，發現：

1.知識傳授的側重點有差異。科學探究側重一個具體問題，是對研究問題的驗證，科學探究引導學生經歷物理規律的探究過程，強化探究數據的判斷意識，從數據信息中歸納出已有的物理規律，這是一種知識的驗證過程，這種驗證過程強化了學生對現有結論的記憶，探究過程中為學生提供的創造性思維空間是有限的。STEAM教育是五個學科的融合教育，STEAM教育的“6E設計型學習模式”是融合教育中的對物理相關知識的提煉與加工，是社會技術問題的物理知識應用，思考解決的問題更加全面，提取的物理知識更加實用。

2.知識獲取的方式有差異。物理學科中的實驗探究是現有物理規律或結論的再證明，學生用相同實驗證明已有結論。STEAM教育的“6E設計型學習模式”綜合各學科，指導學生制造或創造產品，開拓學生的創新思維，增強學生的學習樂趣，提升學生的動手能力[4]。例如溫度計，課標要求是：①了解溫度計的原理，②會用常見溫度計測量溫度。課標在培育學生思維方面沒有開拓性設計，也沒有針對性的動手操作。采用設計型STEAM教育學習模式，引導學生制作溫度計，測量溫度，形成扎實的知識范疇。制作溫度計需要各學科融合，材料選取、制作涉及工程技術知識，零攝氏度選取涉及科學知識，溫度標注涉及數學知識，溫度計形狀涉及藝術知識。

3.探究工具的選擇不同。物理科學探究的器材是經過論證的教學儀器，為學生實驗提供便利，節省時間。例如用彈簧測力計測量力，課堂探究的重點是工具的使用，而非工具的原理及工具所涉及的知識。而設計型STEAM教育學習模式中，教師重在指導學生設計器材，使學生掌握物理概念和規律，積淀物理學習方法。例如，在杠桿平衡條件的學習中，學生的學習從桿秤的制作開始，研究桿秤原理，再到杠桿平衡知識，這樣既實現杠桿平衡條件知識的學習，又強化綜合學科知識，在學習的過程中培養了學生的探究能力。

4.探宛興趣的持續程度不同。物理中的科學探究包含七個要素，活動目標比較單一，結論的指向性強，活動的探疑效果降低，導致學生很難保持探究的熱情。例如在探究光的反射規律、平面鏡成像、光的折射規律等光學知識時，活動步驟已經設計好，學生只需要按照教材的探究步驟操作，即可得到相應規律，完成學習任務。采用設計型STEAM教育學習模式，其中作品的制作具有挑戰性，設計的作品隨知識變化，實施過程中遇到問題的種類也會多種多樣，學生在解決問題的過程中完成知識的積累。

二、《絢麗多彩的音樂》的教學設計

STEAM教育作為一種培養未來綜合性人才的教育模式，是我國初中物理教學的重要補充，為初中物理教學拓寬了渠道，增添了活力。STEAM教育的實施最終要以課程形式呈現出來，現以粵教滬科版八年級上冊《2.2我們怎樣區分聲音》及《2.3我們怎樣區分聲音（續）》兩節課為例，設計基于STEAM教育的設計型教學設計（見表1）。

三、結束語

隨著理論和科學研究的不斷深入，STEAM教育的設計型學習模式在整合學科知識、探索物理原理、發展學生知識方面提供了方向，設計型學習模式的實施與培養學生物理學科核心素養是統一的。在物理教學過程中，可以將更多的課程知識進行STEAM教學設計，將物理知識的學習發展到跨學科的知識融合，將零散、孤立的知識進行有機結合，讓STEAM教育服務于學生，服務于教學，提升學生的綜合能力。

[參考文獻]

[1]史顏君.基于STEAM理念的初中物理課程設計研究[Dl.桂林：廣西師范大學，2017.

[2]葉兆寧，楊元魁.集成式STEM教育：破解綜合能力培養難題[J].人民教育，2015（ 17）：62-66.

[3]楊珍珂，賈偉堯，基于STEAM教育理念的初中物理課程創新與案例設計[Jl.物理教學探討，2018（3）：21-22+24.

[4]傅騫，劉鵬飛.從驗證到創造：中小學STEM教育應用模式研究[J].中國電化教育，2016（4）：71-78+105.

（責任編輯 易志毅）