基于STEM教育理念的物理教學(xué)實(shí)踐研究

俞芳實(shí)

摘要：STEM教育理念是一種具有跨學(xué)科整合特性的教育理念，與物理教學(xué)的融合能夠促使物理學(xué)科發(fā)生變革，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合應(yīng)用能力。高中物理教學(xué)中融入STEM教育理念是大勢所趨，符合現(xiàn)代社會發(fā)展規(guī)律，也能夠有效改善高中物理課堂的教學(xué)氛圍。本文從STEM教育理念入手，分析并探討STEM教育理念在高中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：高中物理;STEM教育;教學(xué)實(shí)踐 中圖分類號：A ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：（2021）-23-130

引言

傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式雖然能夠快速培養(yǎng)大量的勞動型人才，但在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、高技能人才方面存在較大問題。當(dāng)學(xué)生將更多的時間用于記憶、重復(fù)解題時，很難體會到學(xué)習(xí)的樂趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、創(chuàng)新能力。STEM教育理念是一種跨學(xué)科整合型教學(xué)理念，將原本孤立、割裂的各學(xué)科重新串聯(lián)起來，將課程與生活串聯(lián)起來，有利于學(xué)生的知識深入理解和遷移應(yīng)用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念起源于美國，最初是指“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”，在大學(xué)教育中應(yīng)用，意在增強(qiáng)美國的科技實(shí)力[1]。隨著時代的發(fā)展，STEM教育理念開始逐漸從大學(xué)教育向高中、中小學(xué)輻射，參與集成的學(xué)科也不僅限于科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)四個領(lǐng)域。自進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的教育改革不斷深化，教育的綜合實(shí)踐成為改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究意識成為教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。STEM教育理念作為一種能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合應(yīng)用能力的新教育理念，開始被我國教育領(lǐng)域重視。STEM教育模式包含任務(wù)分析、項(xiàng)目設(shè)計、過程樹立、學(xué)習(xí)資源獲取、設(shè)計評價量化表等數(shù)個階段，目的在于訓(xùn)練學(xué)生的探究意識、創(chuàng)新精神、跨學(xué)科應(yīng)用知識能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。

二、STEM教育理念在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用設(shè)計和實(shí)踐

（一）篩選適合應(yīng)用STEM教育理念的內(nèi)容

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)之間的跨學(xué)科整合，想要在高中物理教學(xué)中應(yīng)用STEM教育理念，教師需要做好教學(xué)內(nèi)容的篩選。適合應(yīng)用STEM的教育內(nèi)容有三個特點(diǎn)，首先是能夠融合STEM領(lǐng)域的知識，其次是趣味性，最后是實(shí)踐性。能夠滿足以上三個特點(diǎn)的教育內(nèi)容主要有兩類，第一類是關(guān)于科學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)探究，從原本的按照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為從問題出發(fā)設(shè)計實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、獲取實(shí)驗(yàn)成果;第二類是關(guān)于科學(xué)知識的應(yīng)用和延伸，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的遷移應(yīng)用，鞏固學(xué)生對物理知識的認(rèn)識和理解。

（二）設(shè)計教學(xué)情境引出問題或任務(wù)

STEM教育理念的應(yīng)用需要具體的教學(xué)情境，讓學(xué)生圍繞具體的任務(wù)或問題開展分析和探討，應(yīng)用自己所掌握的跨學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神。比如：在有關(guān)熱學(xué)的部分中，教師可以設(shè)計高溫下汽車輪胎爆裂導(dǎo)致側(cè)翻的具體事故，引導(dǎo)學(xué)生思考汽車上的輪胎高溫報警如何工作來避免此類交通事故。學(xué)生可以從了解當(dāng)前汽車上所應(yīng)用的輪胎溫度傳感器入手，根據(jù)傳感器的原理設(shè)計高溫報警裝置，繪制傳感器的電路圖，利用學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室的材料和工具連接電路圖，并親自動手嘗試傳感器的工作范圍和報警精度。這樣具體的教學(xué)情境能夠有效引起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生全身心投入到相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)當(dāng)中來，提高高中物理課堂教學(xué)效果。

（三）分組討論問題進(jìn)行活動

STEM教育開展中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)成小組，以小組形式開展學(xué)習(xí)活動，共同完成對任務(wù)、問題的解決，提高活動效率和質(zhì)量。以輪胎溫度傳感器為例，小組中有學(xué)生負(fù)責(zé)通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取輪胎溫度傳感器的作用、設(shè)計、元器件等相關(guān)信息，有學(xué)生負(fù)責(zé)利用物理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容設(shè)計電路圖，有學(xué)生負(fù)責(zé)搜集可用的工具和材料，有學(xué)生負(fù)責(zé)連接電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有學(xué)生負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、過程和現(xiàn)象。小組學(xué)生之間的思維碰撞、攜手合作是STEM教育中非常重要的一個組成，是刺激學(xué)生創(chuàng)新思維、知識遷移應(yīng)用的關(guān)鍵。在小組活動中，教師要做好監(jiān)督和組織者的工作，鼓勵學(xué)生進(jìn)行小組活動，共同解決發(fā)現(xiàn)的問題，而不是橫加干擾影響學(xué)生思路。

（四）做好STEM教育課堂評價

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式不同，STEM教育觀念下的課堂以學(xué)生為主，解決問題、完成課題任務(wù)的過程十分重要。也因此，傳統(tǒng)重結(jié)果的課堂評價方式并不適用于STEM教育模式，教師需要將過程評價融合進(jìn)傳統(tǒng)結(jié)果評價當(dāng)中去，形成更全面的課堂評價機(jī)制。首先，教師對學(xué)生在課堂上的聽課、問答、小組討論、組內(nèi)實(shí)操等環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)應(yīng)做好相應(yīng)評價，這些評價結(jié)果是STEM過程評價的重要組成。如果學(xué)生在小組討論和組內(nèi)實(shí)操時參與積極性匱乏，貢獻(xiàn)頗少，即使他所在小組的成績斐然，該學(xué)生的過程+結(jié)果評價等級也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)下調(diào)。其次，教師應(yīng)組織學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程制作活動記錄單，詳細(xì)提出的問題、設(shè)計的方案、設(shè)計的圖紙、動手實(shí)操的情況、實(shí)驗(yàn)收獲等內(nèi)容，并由學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行自評[2]。教師可以定期抽取學(xué)生的活動記錄單，針對學(xué)生活動過程、自評結(jié)果留下指導(dǎo)意見，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長。

結(jié)束語

實(shí)踐出真知。學(xué)生在課堂上、課本上學(xué)到再多的知識，都只是紙上談兵。學(xué)生只有真正將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去，真正在應(yīng)用中感受困難、突破障礙、獲得成功，才能夠真正掌握知識的要點(diǎn)，獲得學(xué)習(xí)的樂趣和體驗(yàn)感。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉鋒. 基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐研究[D].華中師范大學(xué)，2020.

[2]尹慶豐. 基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)實(shí)踐研究——以“傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”為例[J]. 物理教師，2018，39（08）：24-26+31.

本文系2019年度泉州市基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究立項(xiàng)課題《基于STEM教育理念的物理教學(xué)實(shí)踐研究》QJYKT2019-110研究成果