STEM教育與高中物理教育的深度融合

陳雷

摘 要：如今，社會(huì)朝向全球化方向發(fā)展。受其影響，社會(huì)中對(duì)于人才的需求也隨之提升?，F(xiàn)今社會(huì)需要綜合性人才，故此教育也應(yīng)注重學(xué)生綜合化發(fā)展。STEM教育逐步走進(jìn)廣大教育者的視野之中。STEM注重整合工程、科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)其他學(xué)科可運(yùn)用上述學(xué)科的思維。從而提升自我。物理作為教學(xué)科目中涉及科學(xué)內(nèi)容最為廣泛的學(xué)科。將STEM教育理念運(yùn)用其中，促進(jìn)兩者的高度融合是新時(shí)代背景下開展物理學(xué)科教育的新思路。本文將解析STEM教育理念，分析現(xiàn)階段我國STEM教育現(xiàn)狀，進(jìn)而提出在高中物理教育中運(yùn)用STEM教育的具體方法和實(shí)踐措施。

關(guān)鍵詞：STEM 高中物理 融合 方法和措施

高中物理是高中教育階段一門重要的學(xué)科教育。其知識(shí)內(nèi)容包含自然、科學(xué)等方面的知識(shí)，培育學(xué)生的探究精神。STEM教育能夠幫助學(xué)生深化物理知識(shí)的理解。將STEM教育與高中物理相融合，是新時(shí)期背景下開展高中物理教育的新途徑。

一、解析STEM教育

STEM教育是近年來由美國提出的新型教育理念，命名為STEM是因?yàn)槠浣逃枷胫腥诤狭丝茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四個(gè)學(xué)科的教學(xué)方法、學(xué)科思維以及學(xué)習(xí)方法。而科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)英文單詞的首字母即為S、T、E、M。簡而言之，STEM教育是以科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科思維和教學(xué)方式引導(dǎo)并組織的教學(xué)方式。為學(xué)生締造近乎真實(shí)的教學(xué)情境，為學(xué)生提供了深入研究，自主設(shè)計(jì)的寶貴機(jī)會(huì)。在學(xué)生思考學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，受STEM教育的影響，考慮問題更加全面。且有利于學(xué)生自主探究能力、自主學(xué)習(xí)能力的提升，促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展。

二、現(xiàn)階段STEM教育現(xiàn)狀

由于STEM教育的發(fā)起國是美國，國外對(duì)于STEM教育的實(shí)踐運(yùn)用和開發(fā)相對(duì)較多，理論研究也比較充足。國內(nèi)對(duì)于STEM教育的研究仍處于初期階段，領(lǐng)域內(nèi)的自主探索較少。但國內(nèi)的教育專家和學(xué)者也在努力研究適用于我國教育環(huán)境的STEM教育模式。在遵循新課程改革與素質(zhì)教育對(duì)我國教育的新要求下，致力于打造符合中國特色的STEM教育模式。

三、基于高中物理運(yùn)用STEM教育的具體對(duì)策

現(xiàn)階段，我國運(yùn)用STEM教育至高中物理教育之中。提出了“強(qiáng)化科學(xué)探究，重視項(xiàng)目設(shè)計(jì)”的教育模式。以高中物理的知識(shí)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)與小組合作學(xué)習(xí)模式開展教學(xué)。小組內(nèi)共同探討，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。讓學(xué)生在科學(xué)探究中結(jié)合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行深入思考，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科思維進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。讓學(xué)生在思考知識(shí)內(nèi)容時(shí)，考慮更加全面，看待問題的角度更豐富，更合理。從而培育學(xué)生的創(chuàng)新精神和批判精神，自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。進(jìn)而促進(jìn)STEM教育與高中物理教學(xué)的完美融合。

例如在教學(xué)人教版高一物理必修一第二章第五節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》時(shí)，教師即可運(yùn)用“強(qiáng)化科學(xué)探究，重視項(xiàng)目設(shè)計(jì)”的教育模式進(jìn)行課堂教學(xué)。組織一場命名為“雞蛋撞地球”的項(xiàng)目。首先教師為學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)中可能用到的實(shí)驗(yàn)材料與相關(guān)工具。例如，秒表、雞蛋、橡膠球、膠帶、系繩等。在課堂初期，教師可向?qū)W生進(jìn)行提問。問題的核心以探究自由落體運(yùn)動(dòng)的概念定義。教師可以橡膠球?yàn)榻虒W(xué)道具進(jìn)行演示自由落體運(yùn)動(dòng)，在課堂中構(gòu)建教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。隨后，教師即可組織學(xué)生以小組合作學(xué)習(xí)模式進(jìn)行有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的問題深入探究。問題內(nèi)容包括教材中的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。例如什么是自由落體運(yùn)動(dòng)？空氣阻力是否會(huì)影響自由落體運(yùn)動(dòng)？重力加速度對(duì)自由落體有何影響？物體的重量與自由落體速度有什么關(guān)系？讓高中生以范查學(xué)習(xí)資料和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等方式尋求問題答案。其中，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生在采集和分析數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)與技術(shù)方面的知識(shí)內(nèi)容。物理教師可以啟發(fā)學(xué)生思維，給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。其次，由小組共同商討出問題答案。教師在課堂中宣讀各小組的研究結(jié)果，師生在課堂中根據(jù)各小組研究結(jié)果進(jìn)行充分交流，獲取更完整、更合理的問題答案。師生共同為各小組進(jìn)行評(píng)價(jià)，為其打分。

最后教師組織學(xué)生運(yùn)用所學(xué)自由落體知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)新的項(xiàng)目。比如，有的小組會(huì)考慮物體下落時(shí)角度是否會(huì)影響自由落體運(yùn)用？有的小組運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或平拋豎落儀進(jìn)行自由落體實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)完全來自學(xué)生的自我觀察，學(xué)生想法的凝聚。隨后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)項(xiàng)目流程，其中實(shí)驗(yàn)輔證資料，購買實(shí)驗(yàn)材料，繪畫項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖等皆與工程學(xué)知識(shí)相關(guān)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)中也會(huì)涉及有關(guān)信息技術(shù)等相關(guān)的技術(shù)學(xué)知識(shí)。

需要注意的是，運(yùn)用“強(qiáng)化科學(xué)探究，重視項(xiàng)目設(shè)計(jì)”開展STEM教育需要充足的課堂教學(xué)實(shí)踐。而我國高中教育的教學(xué)時(shí)間十分緊湊，在實(shí)踐過程中會(huì)因教學(xué)時(shí)間不足而影響教學(xué)質(zhì)量。且受多方面因素的制約，缺乏一定的教學(xué)條件。從而一定程度上影響了課程發(fā)展的進(jìn)展。

結(jié)語

總而言之，提升高中物理課堂教學(xué)質(zhì)量需要滲透STEM教育，促進(jìn)兩者的高度融合。且在現(xiàn)階段高中物理教學(xué)中存在著諸多教學(xué)問題。學(xué)科知識(shí)與其他學(xué)科內(nèi)容缺乏有效聯(lián)系。故此，徹底改變高中物理教學(xué)現(xiàn)狀需要積極轉(zhuǎn)變教學(xué)方式和教學(xué)方法。注重物理知識(shí)與實(shí)踐內(nèi)容的良好結(jié)合。運(yùn)用STEM教育。將物理學(xué)科的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都進(jìn)行有效延展，將其與科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行融合。讓廣大高中生以綜合性的方式去看待物理知識(shí)，且有效改善傳統(tǒng)課堂的教學(xué)氛圍，消除呆板、枯燥的教學(xué)氛圍。最終有效改善高中物理的教學(xué)現(xiàn)狀，提升課堂教學(xué)效率，為高中生構(gòu)建科學(xué)、高效的高中物理課堂。

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