STEM教育理念在學科教學中的應用

王德貴

摘要：在高中學科教學中，找到一個成熟的思想進行教學，無論是在提高教學效果，還是對教師的專業成長來講，都是非常重要的。特別需要注意的是，一個好的教學理念具備兩點特點：一是永恒性，也就是這個教學理念可以在長時間內指導教學;二是時代性，也就是這個教學理念可以在特別的時代下展現出一定的價值。文章主要是對STEM教育理念在學科教學中的應用進行探究，希望能給教育者提供一些借鑒。

關鍵詞：STEM教育理念;學科教學;應用

STEM教育理念是一個非常先進的教育理念。根據調研結果可以發現，起源于美國的“科學、技術、工程和數學”理念最先出現在上個世紀，是為了滿足工業社會對勞動力的需求以及二戰后美國教育的思想，STEM教育理念推動了美國教學的變革，為美國培養了大量科技創新方面的人才。中國教育特別是現代教育，有著寬容的胸懷，一直都在緊跟世界教育理念的變革。因此，STEM教育理念出現后，收到了我們國家學者的關注，并與國內教學產生緊密的關聯。在高中學科教學中，STEM教育理念的運用，有著自身的發展空間。

一、STEM教育理念與高中學科關系分析

首先需要注意的是：STEM教育理念與高中學科存在怎樣的關聯？只有弄清楚二者存在的關聯，STEM教育理念才能在教學中展現出價值。那么，STEM教育理念與高中學科教學存在怎樣的聯系呢？學者可以從以下幾方面進行探究：

一是STEM教育理念為教學提供了全新的角度。長久以來高中學科教學都處在應試教育中，特別是在課程進行變革時，應試教育愈演愈烈，這與社會發現存在一定的聯系，其實也與教師的教學角度存在關聯。教師在教學的過程中思考得更多的是考試，因此，會運用應試形態給學生講授知識。將STEM教育理念運用到課程中，可以從科學、技術、工程與學科方面進行教學，這是全新的教學視角，教師會找到全新的教學思路，并在課程中形成STEM教學主線。

二是STEM教育理念豐富了高中學科的內涵。正如上文所說，在應試教育下的學科教育，主要任務就是讓學生運用所學的知識解決遇到的問題，這樣并沒有展現出學科教學的意義，也就不能展現出學科教學的內涵。STEM教育理念不僅包含學科知識，還涉及到科學、技術、工程等方面的知識，這樣學生在學習的過程中就可以對所學的知識進行加工，完善對知識的理解，看透學科知識的本質。

三是STEM教育理念構建系統的高中學科教學體系。高考是一種評價，為教師教學提供了方向，在平常的教學中，教師也需要找到教學的方向以及教育理念。STEM教育理念就可以為教師教學提供方向，教師可以從科學、技術、工程等方面認識學科。

二、STEM教育理念在學科物理教學中的應用

（一）創設恰當的教學情境，在課堂導入中引導學生發現問題

課堂導入在課程中是非常重要的一個教學環節，有效課堂導入可以激發學生的學習興趣，活躍物理課堂環境，另外也會引導學生發現并解決物理問題。將STEM教育理念運用到物理知識的講授中，可以在課堂導入部分創設恰當的教學情境，引導學生對物理問題進行有效探究。在物理知識導入過程中，為了提高物理教學情境的效果，應該充分考量學生的生活經驗以及具體的物理知識進行科學恰當的導入，創設適宜的物理情境，啟發學生在情境中發現物理問題。

比如，教師在給學生講授“摩擦力”相關的知識時，在課堂導入部分不直接導入摩擦力這個定義，而是先創設問題情境啟迪學生的智慧，讓學生思考：我們在地面上行走不容易滑倒，而在冰面上容易滑倒，為什么？學生對這個問題進行深層次探究，得出結論。一些學生回答：“鞋底與地面之間存在的摩擦力較大、而冰面上摩擦力較小?！贬槍W生的思路，可以讓學生分享一些生活中其他與摩擦力相關的例子，在此基礎上引出摩擦力相關的定義。教師可以引導學生對摩擦力實例進行分類處理，借助自主探究的形式得到摩擦力一共有兩種，分別是滑動摩擦力和靜摩擦力。為了開發學生的科學思維，可以運用多媒體的方式給學生播放在冰面上行走時滑倒的視頻，啟迪學生對相關物理問題進行思考，像“怎樣才能減小摩擦力或者增大摩擦力”“摩擦力大小與什么因素存在聯系”創設問題情境可以開發學生的物理思維，還可以完善學生對物理問題的理解。

（二）組織學生合作分析，在問題分析中指導學生探究

從STEM教育理念中就可以看出，怎樣在物理課程中融入核心素養是一個核心目標。為了實現學生學科核心素養的培養目標，需要科學合理的探究學習活動的實施。因此，在物理知識的講授中，教師可以組織學生借助合作學習的方式探究物理問題，并在探究物理問題的過程中開發學生的思維，提升發現并解決問題的技能，從而形成學科核心素養。

比如，教師可以讓學生一起探究“摩擦力大小的影響因素”，并且在指導學生探究的環節中引導學生進行猜想。比如，一些高中生覺得接觸面粗糙情況會影響摩擦力大小;一些學生會覺得接觸面尺寸或者大小會影響摩擦力大小;還有的學生認為物理和接觸面之間的壓力也會影響摩擦力的大小。針對學生給出的結論，可以讓學生自主設計實驗進行驗證，并最終借助實驗得出結論。為了減小學生論證探究的難度，可以讓學生自己控制變量，將不同探究小組做出的實驗放到一起進行對照，像第一個探究小組可以分析實驗彼此之間形成對照組，像第一小組研究的就是同一個物體在不同粗糙接觸面下承受的摩擦力，第二個小組是分析重量存在差異的物體在相同的粗糙接觸面下的摩擦力，第三個小組是分析同一個重量物體在不同接觸面尺寸下的摩擦力，運用合作分析實驗的形式可以提升學生探究并解決問題的技能，提升學生的物理學科核心素養。

（三）指導學生相互合作，在合作互動中延伸學生分析角度

從STEM教育理念中可以得到，核心教育思想表現在整合問題上，涉及到整合學生思想與知識兩個角度。在學生合作探究的過程中，不同學習小組得出的答案以及最初設計的方案是不同的，這與學生的理解知識與思維認知技能存在一定的聯系。針對學生在探究問題的環節中出現的不同，教師可以在給學生講授物理知識時加強學生的交流互動，讓學生在分享的環節中找到自己的分析角度，并整合自己得到的答案。

比如，在指導學生共同探究時，不同的學習小組會經歷不同的分析實驗環節，也會得到不同的結論。這個時候應該考量到不同的小組經歷了不同的學習環節，可以運用STEM教育理念對知識進行整合，提升學生的綜合能力，還要注重嘉慶小組之間的交流互動，讓學生在交流的過程中得到學習心得以及實驗分析的環節構建完整的知識體系，完善對自己思維的認知，最終全方位得到摩擦力大小的影響因素。在小組之間進行交流互動的環節中，一些學生提出了這樣的問題：因為摩擦力分成了靜摩擦力與動摩擦力，影響這兩種摩擦力大小的因素是什么？教師就可以讓學生運用自己的生活經驗對這個問題進行探究，并不是直接給出問題的結論，這樣才能不斷提升學生探究并解決問題的技能。同時，教師還可以根據摩擦力在實際生活中的運用，讓學生思考“平常生活中的摩擦力是有害的還是有益的，為什么？”這樣可以讓學生將所學的知識運用到實際生活中，并不斷提升綜合實踐技能。

結語：總之，STEM教育理念滿足學科核心素養下的高中物理課程的核心教學思想，也是可以構建物理課堂的一種方式。在高中物理課堂的構建中融入STEM教育理念，要創設有效的教學情景，在課堂導入時引導學生發現問題，加強學生之間的交流互動，從而不斷提升學生的綜合能力。

參考文獻：

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