淺談STEM教育及其對我國物理教育的啟示

王惠

摘 要 STEM教育是國際上新興的科學教育理念，本文基于對STEM教育的分析與解讀，結合STEM教育，從課程目標和教材兩個方面論述物理教育的改革，旨在為物理課程方面的深化改革作出有意義的探討。

關鍵詞 STEM教育 課程目標 教材

中圖分類號：G40-058.1 文獻標識碼：A

物理教育的改革深刻影響著科學教育改革的深度與廣度，而課程目標、教材、教學模式和教學評價的改革是物理教育改革的重要環(huán)節(jié)，物理教育這些方面的改革值得深入研究與探索。而STEM教育是起源于美國現在正興盛于多個國家和地區(qū)的教育運動，基于STEM教育的視角對我國物理教育的研究，對于我國基礎教育階段物理課程與教學變革有著重要的借鑒價值。

1 STEM教育簡介

STEM是英文“科學、技術、工程和數學”（Science，Technology，Engineering，and Mathematics）的簡稱。STEM教育是STEM思想的最好實踐，它將科學、技術、工程、數學的知識相互聯系形成有機的統(tǒng)一整體，旨在培養(yǎng)學生科學、技術、工程、數學的綜合素養(yǎng)，讓學生成長為實用型、創(chuàng)新型人才。在第二屆 STEM 國際教育大會上，來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學的 Reid 教授梳理了催生 STEM 教育迅猛發(fā)展的主要社會經濟因素：

（1）對知識密集型產業(yè)與服務的需求；

（2）信息與傳播技術在全球范圍內的廣泛應用；

（3）科技成果在商業(yè)生產領域中快速轉化與應用；

（4）經濟合作和發(fā)展組織國家對創(chuàng)新的高度需求；

（5）西方高中學生學習 STEM 學科人數的下降開展。

STEM 教育可以提升學生科學與技術素養(yǎng)，為將來從事相關領域的工作作好準備。因此，實施 STEM 教育被認為是增加國家競爭力的重要手段。

2課程如何應對

2.1物理課程目標的制定

物理課程目標的制定在物理教育改革中具有引領價值，可以促使高質量物理課程的產生。隨著科技的發(fā)展，各學科知識相互融合趨勢已經非常明顯，有學者指出美國對STEM領域教育的重視反映了其對21世紀科學技術發(fā)展的敏銳洞察力。美國STEM教育的課程目標的制定，以美國較為成功地實施STEM教育的北卡羅來納州科學和數學學校（簡稱NCSSM）為例，其物理課程目標是為幫助學生學習如何運用力、能量、動量的基本定理來描述自然界，旨在培養(yǎng)學生運用合適的數學和技術工具來解決問題和進行實驗研究的能力。由上述內容可以看出美國物理的課程目標重視學生對物理知識的理解與應用、注重學生問題解決的能力的培養(yǎng)以及研究能力、實踐能力的培養(yǎng)、重視學生對跨學科知識的綜合運用，這也正體現了STEM教育的思想。

我國教育部制定的《義務教育物理課程標準》（2011年版）明確指出初中階段物理課程的目標是提高全體學生的科學素養(yǎng)，此階段的物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且注重對學生學習興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學態(tài)度、科學精神等方面的培養(yǎng)。義務教育階段的物理教育目標忽視綜合運用物理與跨學科知識解決問題的能力，僅在課程基本理念中提到注意學科知識的滲透。建議物理課程目標制定者不妨用一種整合的思維來看待物理教育，來進行物理課程目標的研制，將與物理聯系密切的數學、技術、工程的學習納入物理課程學習目標之中，注重物理課程與數學、技術、工程之間的整合。

2.2國內物理教材

教材的編制與課程內容的編排有著緊密聯系。美國初中科學教材內容的編排上相比國內教材（以人教版物理教材為例）比較鮮明的特色就是活動內容的編排在教材中占有很大比重，美國科學教材注重通過活動教授知識和幫助學生鞏固運用知識。

以《科學探索者叢書》為例，活動具體分為學科探索活動和跨學科探索活動兩部分。

跨學科探索活動部分，其內容主要包含“數學工具箱”、“科學與歷史”、“科學與社會”、“鏈接”四個模塊。教材中“數學工具箱”和“增進技能”模塊在科學教育中滲透培養(yǎng)學生的技術素養(yǎng)和加深學生對數學知識的理解與運用，充分體現STEM教育理念。在新課改理念指導下，我國初、高中物理教材增設更多探究實驗的內容，并且根據實驗的特點分設有“演示”、“實驗”、“做一做”模塊，但缺乏訓練學生基本探究技能的實驗以及跨學科探索實驗，現有物理教材使得學生基本知識的學習與基本探究技能的培養(yǎng)相互脫節(jié)，并且知識結構單一，其內容編排沒有涉及與物理知識相關的技術與工程知識。

“科學與歷史”模塊主要是科學史的介紹，科學史其實也是科學概念形成的過程，學生對科學史的學習有助于學生形成正確的科學本質觀、準確地理解科學概念。英國有學者通過對5個班級的11到14歲的中學生的問卷與訪談發(fā)現：將科學史融入教學中能夠增進學生對科學本質的了解，能夠產生較為持久的學習。“科學與社會”模塊，旨在讓學生認識到科學與人類社會的關系，能夠熱愛科學、正確地看待和運用科學?？梢娒绹茖W教材不僅注重科學知識的（下轉第39頁）（上接第9頁）傳授，也注重通過科學教育培養(yǎng)學生的人文情懷。我國物理教材設置有“科學漫步”和“STS科學·技術·社會”模塊，體現新課改加強課程內容與學生生活以及現代社會和科技發(fā)展的聯系的理念，而教材中科學史內容的編排比較欠缺。

借鑒《科學探索者》對我國的物理教材的編寫有以下幾點建議：

（1）適當增加基本技能實驗以及與物理聯系緊密的跨學科知識；

（2）適當增加STEM的內容，教材編寫中滲透數學知識和技術的知識；

（3）教材編寫增加科學史的內容，更加關注人文情懷，以及注重強調科學的社會意義。

參考文獻

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