STEM教育與高中物理課堂教學(xué)融合的 實(shí)踐研究

劉潤芝 王林

摘? 要 基于加德納的多元智能理論，探討如何將STEM教育滲透到高中物理課堂教學(xué)中，更好地培養(yǎng)全面發(fā)展的新一代創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞 STEM教育;多元智能理論;創(chuàng)新型人才;高中物理

中圖分類號：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）20-0065-03

Practical Research on Integration of STEM Education and High School Physics Classroom//LIU Runzhi， WANG Lin

Abstract Based on Gardner's theory of multiple intelligences， this paper discusses how to infiltrate STEM education into high school physics classroom teaching， so as to foster a new generation of inno-

vative talents with all-round development.

Key words STEM education; multiple intelligence theory; innova-tive talents; high school physics

1 STEM教育概述

STEM即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的簡寫。STEM教育提倡跨學(xué)科教育，使用多學(xué)科的思維和知識解決實(shí)際問題。STEM教育并不是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四類學(xué)科簡單地疊加，而是使它們彼此之間進(jìn)行有效融合，組成為一個(gè)有機(jī)的整體，并以真實(shí)問題解決為任務(wù)驅(qū)動，在實(shí)踐中應(yīng)用知識、獲得知識，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、復(fù)合思維和創(chuàng)新思維[1]。

STEM教育作為一種跨學(xué)科的教育理念，將其應(yīng)用于高中物理課堂教學(xué)中，一定要考慮我國高中物理教學(xué)現(xiàn)狀，合理地應(yīng)用，不能機(jī)械地生搬硬套。STEM教育主要是多學(xué)科融合的綜合性教育，對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義，其理念符合當(dāng)前國內(nèi)中學(xué)教育的發(fā)展要求，能夠培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。中學(xué)教師有責(zé)任積極探討如何將STEM教育與自己的學(xué)科教學(xué)相結(jié)合。

2 我國實(shí)行STEM教育的必要性

時(shí)代發(fā)展的必然要求? STEM教育從美國興起。我國為了實(shí)現(xiàn)偉大的中國夢，在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，積極展開STEM教育探索。國家大力支持STEM教育嘗試，制定了中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計(jì)劃。國家深刻認(rèn)識到創(chuàng)新型人才的重要性，STEM教育正在我國興起。

STEM教育理念為教育事業(yè)帶來新的沖擊? 基于應(yīng)試教育的重壓，學(xué)生的學(xué)習(xí)變成只向分?jǐn)?shù)看齊的常態(tài)，他們只有通過高考才能進(jìn)入理想中的大學(xué)。高考采用分?jǐn)?shù)決定制，因此，學(xué)校教育只關(guān)注學(xué)生的考試成績，學(xué)生也只是為了成績而學(xué)習(xí)，慢慢地忘卻了學(xué)習(xí)的快樂，腦海中只有不斷重復(fù)的機(jī)械記憶，開始變得厭學(xué)。很多學(xué)生都只會考試，創(chuàng)新型人才少之又少。我國對高考制度不斷進(jìn)行改革，變成除語數(shù)英外，學(xué)生根據(jù)自己的喜好選擇三門科目自由結(jié)合。高考制度的改革是推動創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。當(dāng)STEM教育理念出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該反思我國教育到底問題何在，給我國教育事業(yè)帶來哪些新的沖擊。有必要積極探索STEM教育理念，為我國教育注入新的活力。

傳統(tǒng)分科式教學(xué)的弊端? 傳統(tǒng)教育把課程按具體學(xué)科劃分，不可否認(rèn)，這種分科式教學(xué)方式有利于知識組織的條理化、邏輯化和系統(tǒng)化，便于學(xué)生吸收掌握。然而，高度分化的課程體系導(dǎo)致學(xué)科之間彼此孤立、相互分離，缺乏相互協(xié)調(diào)與橫向聯(lián)系，不僅不利于對知識體系從部分到整體的理解和把握，更是割裂了教育和真實(shí)世界的有機(jī)聯(lián)系[2]。人的發(fā)展是一個(gè)整體，所接觸的事物、生活現(xiàn)象是以整體形式出現(xiàn)的，實(shí)際生活中面臨的都是整體性問題，認(rèn)知方式具有整體性的特點(diǎn)。所以，單純的一門學(xué)科知識在實(shí)際應(yīng)用中是很有局限性的。分科式教學(xué)存在弊端，有時(shí)候會感到所學(xué)知識在生活中用不到，便會產(chǎn)生知識無用的想法。整體教學(xué)模式主要還是學(xué)生被動地接受知識，只注重知識的積累與重復(fù)，對于學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)欠缺，學(xué)生不能真正體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的快樂。

3 多元智能理論內(nèi)容以及對STEM教育的啟示

多元智能理論的內(nèi)容? 多元智能理論是教育學(xué)家加德納于1983年在《智力的結(jié)構(gòu)：多元智力理論》一書中首次提到的，他是在哈佛“零點(diǎn)項(xiàng)目”的基礎(chǔ)上反思西方傳統(tǒng)智力觀點(diǎn)而提出的新型智能理論。該理論認(rèn)為，人的智能包括語言、邏輯、空間、運(yùn)動、音樂、人際交往、內(nèi)省和自然探索等八種智能[3]。

多元智能理論對STEM教育的啟示? 加德納的多元智能理論可以很好地應(yīng)用于STEM教育中。STEM教育強(qiáng)調(diào)的是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有效地融合，共同完成一個(gè)項(xiàng)目。那么在完成一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，將充分利用語言智能來對此項(xiàng)目進(jìn)行闡述;運(yùn)用邏輯智能來推理、處理問題;利用空間智能來發(fā)揮想象;利用運(yùn)動智能來促進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展;要通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成一個(gè)項(xiàng)目，人際交往能力是必不可少的;一個(gè)經(jīng)常內(nèi)省的人容易對生活中的事物進(jìn)行總結(jié)、分析，以便下次做得更完美，那么對于一個(gè)項(xiàng)目來說，內(nèi)省智能是很有作用的，它可以促進(jìn)工作者朝向好的方面發(fā)展;創(chuàng)作來源于靈感，人們疲倦時(shí)可以放心性情，去聽一聽音樂，增加活力，從而更好地投入項(xiàng)目研究中;自然探索智能是很關(guān)鍵的一項(xiàng)智能，對于人們的創(chuàng)新很有幫助，只有一個(gè)人敢于去嘗試、去挑戰(zhàn)，去探索新事物，才能推動創(chuàng)新的發(fā)展，才符合STEM教育理念。

4 高中物理課堂教學(xué)實(shí)施STEM教育的困境

學(xué)生學(xué)習(xí)主體性地位的缺失? 基于高考的重壓，高中生學(xué)習(xí)物理也只是為了學(xué)習(xí)知識而學(xué)習(xí)，常常出現(xiàn)的情況是學(xué)生會做題，但不會過多地去思考物理題所反映出的問題與生活的聯(lián)系。學(xué)生學(xué)習(xí)知識，主要是在教師的指導(dǎo)下被動地接受知識，變成機(jī)械地接收教師所教授知識的工具。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)，知識的獲得要自己親自建構(gòu)，知識要在自己真實(shí)理解之后才能被消化吸收，因此，這種模式不利于實(shí)施STEM教育。

教師培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展的凌亂與空白? 師范院校為了培養(yǎng)綜合性人才，開設(shè)科學(xué)教育這一理科綜合課程，但主要是以分科的形式進(jìn)行教授的，包括物理、化學(xué)、生物三門科目融合，缺少工程、技術(shù)等與STEM密切相關(guān)的課程。STEM強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合理念，如果對師范生的培養(yǎng)還是按絕對分科的模式，勢必將影響他們今后的STEM教學(xué)水平。在專業(yè)發(fā)展方面，國內(nèi)STEM教師專業(yè)發(fā)展和培訓(xùn)項(xiàng)目數(shù)量偏少，缺少專業(yè)的STEM師資培訓(xùn)[4]。

學(xué)校實(shí)施STEM教學(xué)的熱情度不高

1）高中學(xué)?？粗械氖巧龑W(xué)率，對于物理科目來說不夠重視，因?yàn)楝F(xiàn)在大的教育方針實(shí)行的是3+3教育模式，物理被作為選考科目，學(xué)校相應(yīng)投入的教育資源就少。

2）學(xué)校資金匱乏，不能為學(xué)生提供理想的教學(xué)環(huán)境，而STEM教育對設(shè)備、資源的要求非常高。教育工具分為硬件工具和軟件工具：硬件工具包括電路板、傳感器、3D打印機(jī)等設(shè)備;軟件工具包括可視化編程、概念圖、可視化圖譜、3D建模工具等。教學(xué)資源不僅包括網(wǎng)絡(luò)平臺、微視頻、導(dǎo)學(xué)手冊、練習(xí)冊等，還包括校內(nèi)教師、校外專家等資源[3]。而且學(xué)校里面具有STEM教育能力的教師又很欠缺，因此實(shí)施STEM教學(xué)仍需進(jìn)一步努力。

5 STEM教育與高中物理課堂教學(xué)融合的有效策略

發(fā)揮學(xué)生的主體地位，促進(jìn)知識和能力的綜合培養(yǎng)? 無論是在教學(xué)還是學(xué)習(xí)中，STEM教育都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，由教師指導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)工程流程，采取多樣性的方法解決問題。這些課程環(huán)節(jié)的設(shè)置都基于為學(xué)生提供了主動學(xué)習(xí)的機(jī)會，從而讓學(xué)生體會到真實(shí)參與學(xué)習(xí)所帶來的快樂，進(jìn)而增加學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)性。STEM教育的課程設(shè)置是基于問題、基于工程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)?；谠O(shè)計(jì)的課堂活動可讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)與數(shù)學(xué)知識的同時(shí)，開展技術(shù)和工程實(shí)踐的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過親自體驗(yàn)定義問題、建構(gòu)知識、解決問題和交流討論，體會學(xué)習(xí)知識的完整性[5]。學(xué)生通過學(xué)習(xí)特定的與物理有關(guān)的科學(xué)知識，運(yùn)用數(shù)學(xué)和技術(shù)，在真實(shí)情境中完成一項(xiàng)工程任務(wù)，從而更好地理解物理知識，促進(jìn)知識和能力的綜合培養(yǎng)。

加強(qiáng)高中物理教師的知識融合能力? 我國的學(xué)校教育制度仍然基于學(xué)科實(shí)施，各科之間分界明確，教師教育延續(xù)了這一學(xué)科傳統(tǒng)。這一特點(diǎn)能加強(qiáng)教師在學(xué)科上的專業(yè)性，但無法提升教師跨學(xué)科的融合能力[6]。高中物理教學(xué)要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，教師不能單純只講授書本知識。物理來源于生活，是一門探究性學(xué)科。教師應(yīng)該拓展自己的知識廣度，這樣才能更好地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。要想真正地學(xué)懂物理知識，學(xué)生必須有更多的機(jī)會參與真情實(shí)境的學(xué)習(xí)中去。對于教師的要求就更高了，只有加強(qiáng)教師的知識融合能力，讓教師綜合素質(zhì)提高，在日后的教學(xué)中才能培養(yǎng)出創(chuàng)新型的社會主義接班人。

學(xué)校加強(qiáng)對STEM教育投入，促進(jìn)物理教學(xué)有效實(shí)施? 首先，學(xué)校要加強(qiáng)對STEM教育的投入，具體做法是購置能促進(jìn)物理教學(xué)的STEM教育設(shè)備，只有有了物質(zhì)保障，才能更好地開展物理教學(xué);其次，與大學(xué)進(jìn)行合作，聘請大學(xué)的教師擔(dān)任導(dǎo)師，讓學(xué)生在參與特定項(xiàng)目中學(xué)習(xí)物理知識;最后，學(xué)校應(yīng)經(jīng)常組織學(xué)生參加物理創(chuàng)新大賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與思維能力;讓學(xué)生經(jīng)常參觀科技館，通過實(shí)體參觀激發(fā)學(xué)生的求知欲，進(jìn)而使學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地喜歡上物理，培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。

6 結(jié)語

在新時(shí)代背景下必須培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，物理這門學(xué)科正是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有力支撐，因此一定要積極探索新形勢下的教育發(fā)展動態(tài)。在STEM教育在我國不斷開展的背景下，筆者結(jié)合自己的理解，對STEM教育與我國基礎(chǔ)教育相融合的問題將行了淺顯分析，希望為推動我國教育事業(yè)發(fā)展做出點(diǎn)滴努力■

參考文獻(xiàn)

[1]蔡慧英，顧小清.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)技術(shù)支持STEM課堂教學(xué)的案例分析研究[J].電化教育研究，2016（3）：93-100.

[2]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實(shí)問題情景的跨學(xué)科式教育[J].中國電化教育，2017（4）：67-74.

[3]唐瑤.多元智能理論在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶師范大學(xué)，2016.

[4]董澤華.試論我國中小學(xué)實(shí)施STEM課程的困境與對策[J].全球教育展望，2016，45（12）：36-42.

[5]朱麗娜.STEM教育發(fā)展研究與課程實(shí)踐[D].南京：東南大學(xué)，2016.

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