STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)探究

洪錦泉

摘 要： 針對(duì)當(dāng)前《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)所面臨的困境，探討STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的可行性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合普通物理實(shí)驗(yàn)中“折射率測(cè)量”教學(xué)內(nèi)容，探究“6-E”教學(xué)模式，即：參與、探究、解釋、延伸、評(píng)價(jià)、總結(jié)6個(gè)階段開(kāi)展教學(xué)，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：STEM;翻轉(zhuǎn)課堂;6-E教學(xué)模式;折射率測(cè)量

《教育信息化“十三五”規(guī)劃》提出，要統(tǒng)籌利用國(guó)內(nèi)國(guó)際教育資源，廣泛借鑒吸收國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，著力推進(jìn)教育教學(xué)改革，加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化。在當(dāng)前教育信息化背景下，如何充分調(diào)動(dòng)基層特別是廣大學(xué)校、師生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，傳承與創(chuàng)新高校物理實(shí)驗(yàn)課程與課堂創(chuàng)新體制機(jī)制和人才培養(yǎng)模式，成為高等教育工作者面臨的一個(gè)重要課題。而STEM教育、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等為教學(xué)改革產(chǎn)生深刻影響的教學(xué)理念、模式的出現(xiàn)，使高校物理實(shí)驗(yàn)課程成為理工科學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、掌握基本專(zhuān)業(yè)技能、提高創(chuàng)新思維提供新路與活力，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[1-12]。當(dāng)前，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究主要從高等教育領(lǐng)域興起，STEM教育則主要在中學(xué)小教育起步，而STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的研究幾乎空白。本以《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程中“三棱鏡頂角和折射率的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，進(jìn)行STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)實(shí)踐。

一、《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程概況

《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程是各高校理工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，主要目的是使學(xué)生通過(guò)較為系統(tǒng)的訓(xùn)練，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際能力;通過(guò)初步實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng);通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)、創(chuàng)新精神，為學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)與方法，解決科學(xué)問(wèn)題打下良好基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程的作用舉足輕重。

當(dāng)前，各高校開(kāi)設(shè)的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程基本都涵蓋了力、熱、電、光等方面實(shí)驗(yàn)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的原理和性能有了進(jìn)一步了解;知道對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析和不確定度評(píng)定，進(jìn)而估算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性;學(xué)會(huì)觀察、分析、研究物理現(xiàn)象和驗(yàn)證物理規(guī)律的基本觀念;并且初步具備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。而這些能力的培養(yǎng)與提升，為今后的物理規(guī)律的理解與知識(shí)習(xí)得，以及包括化學(xué)、地理等其他涉及實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)科的知識(shí)理解、技能培養(yǎng)有較大幫助。

目前高校的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程一般采用傳統(tǒng)的夸美紐斯的課堂教學(xué)形式，這種授課形式雖然具有較為高效的授課效率，但學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性與創(chuàng)新性得不到充分發(fā)揮，也存在著較多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

（一）演示化教學(xué)與學(xué)生操作能力培養(yǎng)之間的矛盾

當(dāng)前普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分教師為了節(jié)約課堂教學(xué)時(shí)間通常選擇“演示性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以期學(xué)生盡快熟知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生習(xí)慣于該模式的教學(xué)，對(duì)教師依賴(lài)性度較高，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程大都只是簡(jiǎn)單地重復(fù)教師演示過(guò)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器性能、儀器操作等方面的了解不夠全面，自我操作能力較差。

（二）程序化教學(xué)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)之間的矛盾

教師的課堂教學(xué)工作一般是經(jīng)過(guò)講解、演示、學(xué)生操作等過(guò)程，這樣程序化的教學(xué)模式，學(xué)生主體地位與意識(shí)被削弱，學(xué)生課前預(yù)習(xí)工作形同虛設(shè)，效果大打折扣;學(xué)生只是注重教師演示部分的教學(xué)機(jī)械性重復(fù)，對(duì)演示以外的部分基本不予以關(guān)注，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)得不到重視，自主參與實(shí)驗(yàn)的熱情得不到調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)的有效性不高。

（三）教條化教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之間的矛盾

一般地，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只是簡(jiǎn)單地模仿教師實(shí)驗(yàn)過(guò)程，機(jī)械性地根據(jù)書(shū)本要求記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)于為何要這樣操作實(shí)驗(yàn)、是否還有其他實(shí)驗(yàn)步驟、為何要記錄這些數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)原理存在何種關(guān)聯(lián)等問(wèn)題并十分清楚，不能很好地探究實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，更別談對(duì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性的探究，以及利用基本實(shí)驗(yàn)儀器、原理創(chuàng)造性地解決工程問(wèn)題。

（四）單一化評(píng)價(jià)方式與學(xué)生能力全面測(cè)評(píng)之間的矛盾

教師對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的期末考核，有些注重平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，有些來(lái)源于期末考試（筆試），有些是理論與實(shí)踐相結(jié)合。但這些考核方式相對(duì)較為單一，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能真實(shí)掌握情況的考核，缺乏對(duì)學(xué)生知識(shí)內(nèi)化與綜合應(yīng)用能力的考察，缺少對(duì)團(tuán)隊(duì)意識(shí)與自我能力開(kāi)發(fā)的培養(yǎng)，缺少對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性精神的鼓勵(lì)。

二、STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)

（一）STEM教育

STEM教育源于美國(guó)，是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的縮寫(xiě)。STEM教育并不是將上述四項(xiàng)簡(jiǎn)單地疊加在一起，而是要求教師在教學(xué)過(guò)程中，以工程設(shè)計(jì)實(shí)施為導(dǎo)向，以解決實(shí)際情境中的問(wèn)題為基礎(chǔ)，以團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)放共贏為目標(biāo)，開(kāi)展以學(xué)生為主體、有機(jī)融合學(xué)習(xí)知識(shí)、技能，注重情感和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的教學(xué)活動(dòng)。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Class），是一種顛倒傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的新型教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式中，教學(xué)著重針對(duì)知識(shí)重難點(diǎn)與學(xué)生存在的盲點(diǎn)進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課前預(yù)習(xí)、課堂參與等方式完成知識(shí)內(nèi)化，而不用占用大量課堂時(shí)間講授相對(duì)淺顯易懂的知識(shí)點(diǎn);而學(xué)生通過(guò)自我知識(shí)剖析、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、教師釋疑等多種形式主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)化知識(shí)要點(diǎn)，構(gòu)建自身知識(shí)體系。

（三）STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)可行性

1. STEM教育理念與《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程要求一致

教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制訂的《理工科類(lèi)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》（簡(jiǎn)稱(chēng)《要求》）對(duì)教學(xué)基本內(nèi)容與能力培養(yǎng)做了明確要求。STEM以要求培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神為核心，激發(fā)學(xué)生的探索欲望與未知精神;以指向生活真實(shí)任務(wù)為指向，綜合科學(xué)、技術(shù)，數(shù)學(xué)、表達(dá)，藝術(shù)等元素，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力與廣闊視野，這些教育理念與《要求》不謀而合。

2. 翻轉(zhuǎn)課堂模式與傳統(tǒng)《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)模式一致

傳統(tǒng)的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)采用“課堂實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課堂實(shí)踐操作、課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的教學(xué)模式，而翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式亦是采取這種模式。這在教學(xué)形式上符合學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣，因此物理實(shí)驗(yàn)就是“天生的翻轉(zhuǎn)課堂”。但翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式要求教師堅(jiān)持“學(xué)生主體”導(dǎo)向，主動(dòng)變，根據(jù)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)中所反饋對(duì)知識(shí)理解、重難點(diǎn)梳理與解決等方面的問(wèn)題，采用靈活多變的教學(xué)方法，不斷改進(jìn)策略，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。

3. STEM視閾下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)途徑相統(tǒng)一

物理實(shí)驗(yàn)課程分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)三個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次，不同層次的逐漸遞進(jìn)提升，體現(xiàn)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的獨(dú)立性、獨(dú)創(chuàng)性，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略思想在教學(xué)中的重要體現(xiàn)和必然要求。而STEM視閾下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)由學(xué)生以個(gè)體或團(tuán)隊(duì)的形式設(shè)計(jì)方案基本獨(dú)立完成全過(guò)程，最終達(dá)到學(xué)以致用的學(xué)習(xí)目標(biāo)，是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)方面的一個(gè)重要強(qiáng)化和激勵(lì)。

三、STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)實(shí)踐

STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)并不是傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的徹底推翻，而是在繼承傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)的前提下，通過(guò)學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)操作與相關(guān)知識(shí)的課堂實(shí)踐延伸活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力、分析能力解決實(shí)際問(wèn)題的能力與創(chuàng)新意識(shí)。

（一）教學(xué)模式

STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程采用“6-E”教學(xué)模式，即：參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋?zhuān)‥xplanation）、延伸（Extension）、評(píng)價(jià)（Evaluation）、總結(jié)（Experience），以團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)形式促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)理解、建構(gòu)與應(yīng)用。

（二）模式實(shí)施

從教師與學(xué)生角色兩個(gè)維度出發(fā)，構(gòu)建全方位的教學(xué)模式。具體而言，包括以下五個(gè)方面：

1. 課前預(yù)習(xí)

引入（Engagement）：識(shí)別影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的相關(guān)問(wèn)題與制約因素。按照實(shí)驗(yàn)要求，根據(jù)重難點(diǎn)與操作步驟，教師制作學(xué)習(xí)視頻，同時(shí)設(shè)置難易程度不同的問(wèn)題，供學(xué)生預(yù)習(xí)思考;學(xué)生通過(guò)視頻課前預(yù)習(xí)，需要完成預(yù)習(xí)作業(yè)。

2. 課堂學(xué)習(xí)

探究（Exploration）：小組研究，設(shè)想和分析觀點(diǎn)。圍繞問(wèn)題思考，教師引導(dǎo)學(xué)生思考、設(shè)計(jì)、調(diào)查和組織收集得到;學(xué)生協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;針對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，產(chǎn)生可能性方案或者構(gòu)建對(duì)問(wèn)題解決的框架。

釋疑（Explanation）：重難點(diǎn)釋疑，分享觀點(diǎn)。該階段教師針對(duì)學(xué)生在探究、演示環(huán)節(jié)過(guò)程中的疑問(wèn)進(jìn)行釋疑;學(xué)生將對(duì)探索過(guò)程存在的問(wèn)題進(jìn)行分析溝通，其他小組成員進(jìn)行評(píng)價(jià)，分享對(duì)問(wèn)題解決的觀點(diǎn)。

3. 課后復(fù)習(xí)

延伸（Extension）：鞏固知識(shí)，加深理解，學(xué)以致用。該階段學(xué)生將鞏固所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)與方法，通過(guò)延伸的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探索建立起科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及其他學(xué)科之間的聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)STEM教學(xué)“在做中學(xué)”的要求，而教師要注重過(guò)程的引導(dǎo)與評(píng)判。

評(píng)價(jià)（Evaluation）：多元評(píng)價(jià)，量化考核。實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要關(guān)注學(xué)生日常表現(xiàn)，又要考慮期末考試成績(jī)。因此，采用量表評(píng)價(jià)的方式，綜合考慮自我評(píng)價(jià)，同伴評(píng)價(jià)，班級(jí)與老師評(píng)價(jià)等。

總結(jié)（Experience）：注重反饋，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)。一方面，教師要以學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，了解學(xué)生知識(shí)與技能弱點(diǎn);另一方面學(xué)生以問(wèn)卷調(diào)查、論壇討論等渠道，提供信息，為教師總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)教學(xué)方式提供依據(jù)。在總結(jié)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)反思教學(xué)過(guò)程是否注重設(shè)計(jì)過(guò)程的展開(kāi)與研討、在課堂教學(xué)中進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，而不僅僅是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作以及所布置學(xué)生課外任務(wù)。

（三）模式實(shí)踐

以《普通物理實(shí)驗(yàn)》中“三棱鏡頂角和折射率的測(cè)量”為例，以5至7人為一個(gè)學(xué)習(xí)小團(tuán)隊(duì)，基于STEM視閾采用翻轉(zhuǎn)課堂模式的《普通物理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)完成教學(xué)實(shí)踐。

1. 課前預(yù)習(xí)：知識(shí)引入

教師通過(guò)視頻錄制，介紹折射率測(cè)量在工程方面的應(yīng)用、物理學(xué)中測(cè)量折射率的方法，以及本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、基本實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，初步了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有效解答課前思考題，完成預(yù)習(xí)報(bào)告。這個(gè)部分的內(nèi)容不僅僅涵蓋了本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，而且也包括在工程方面的應(yīng)用。同時(shí)也將傳統(tǒng)教學(xué)中教師講授的部分內(nèi)容前置，倘若學(xué)生完成情況良好，教師課堂效果將事半功倍，也是翻轉(zhuǎn)課堂成功實(shí)施的前提。

2. 課堂學(xué)習(xí)：探究與釋疑

教師主動(dòng)引導(dǎo)，邀請(qǐng)預(yù)習(xí)報(bào)告完成良好的小組成員從基本的實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)示意圖得出實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的相關(guān)參數(shù)與注意事項(xiàng)。一來(lái)同輩教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，分享學(xué)習(xí)成果;二來(lái)有助于在學(xué)習(xí)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)分析能力。學(xué)生協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師有針對(duì)性地引導(dǎo)其他小組同學(xué)，仔細(xì)觀察認(rèn)真思考臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示的同學(xué)是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，如何更有效地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這一過(guò)程注重“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的發(fā)揮。在這一環(huán)節(jié)中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于分光計(jì)的調(diào)整與使用、如何有效地測(cè)量三棱鏡折射率掌握情況良好，而課前的視頻預(yù)習(xí)確實(shí)有助于學(xué)生對(duì)最小入射角、頂角與折射率關(guān)系的物理原理、數(shù)學(xué)公式的理解與推導(dǎo)。

3. 課后復(fù)習(xí)：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課外延伸

在完成三棱鏡折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)后，教師以測(cè)量YF3：Er3+納米玻璃材料折射率為題，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方法包括：分光計(jì)測(cè)折射率的測(cè)量、插針?lè)y(cè)折射率、布儒斯特角法測(cè)折射率、掠入射法測(cè)折射率等。這些方法都是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)里常見(jiàn)方法，可見(jiàn)以STEM為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于提升學(xué)生資料收集、分析、實(shí)踐能力。不同的方法測(cè)量折射率偏差大小不同，其中自主設(shè)計(jì)的用布儒斯特角法測(cè)量折射率實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生采用激光光源，用數(shù)字式檢流計(jì)測(cè)光強(qiáng)，通過(guò)布儒斯特角測(cè)量得到材料的折射率的數(shù)值與真實(shí)值最為接近，這是因?yàn)椴牧媳砻孑^為粗糙，外觀不夠平整，用其他方法測(cè)量得到折射率誤差較大。

4. 評(píng)價(jià)與反饋

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)方式貫穿于整個(gè)過(guò)程，不僅關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)效果，也注重在學(xué)習(xí)過(guò)程中的所體現(xiàn)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀，這些都要盡可能轉(zhuǎn)化為量化的考核。因此，教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別學(xué)習(xí)成績(jī)測(cè)評(píng)與綜合能力測(cè)評(píng)兩個(gè)方面。我們對(duì)2016級(jí)機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)的兩個(gè)教學(xué)班（一個(gè)采用STEM視閾下基于翻轉(zhuǎn)課堂模式，稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)班;另一個(gè)采用傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，稱(chēng)為普通班）進(jìn)行測(cè)評(píng)考核。

一是學(xué)習(xí)成績(jī)測(cè)評(píng)。這部分測(cè)評(píng)是由學(xué)生日常的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末考試考核成績(jī)等相對(duì)客觀、可直接量化要素組成。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)班實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、邏輯清晰度、期末卷面期末成績(jī)均好于普通班。

一是綜合能力測(cè)評(píng)。這部分測(cè)評(píng)主要包括實(shí)驗(yàn)操作的組織與分工能力、課堂答題的語(yǔ)言組織能力、學(xué)科知識(shí)的整合力、物理概念的理解與數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力、課外延伸實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性等方面組成。結(jié)果同樣表明，實(shí)驗(yàn)班好于普通班。

從學(xué)生課后學(xué)習(xí)反饋情況來(lái)看，實(shí)驗(yàn)班對(duì)新的教學(xué)方法的滿意度（包括很滿意、滿意、比較滿意等三個(gè)層次）較高，達(dá)到92%，高于普通班的60%。學(xué)生普遍反映，翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)模式對(duì)課堂主動(dòng)參與問(wèn)題討論與操作實(shí)踐的幫助比較大;STEM教學(xué)模式（特別是課外延伸實(shí)驗(yàn)）使得不同小組在互助與競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得成就感。

四、總結(jié)

而普通物理實(shí)驗(yàn)往往涵蓋了數(shù)學(xué)、技術(shù)、能夠?qū)⒖茖W(xué)、技術(shù)、工程、信息等多學(xué)科知識(shí)，完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常需要將學(xué)多科知識(shí)進(jìn)行有效整合，這些都與STEM教學(xué)要求與目標(biāo)不謀而合。通過(guò)實(shí)踐證明：以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，基于STEM視閾的教學(xué)，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，有助于增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題探究與工程設(shè)計(jì)的熱情，增強(qiáng)解決實(shí)際工程項(xiàng)目的積極性與主動(dòng)性，提升學(xué)生實(shí)踐技能與協(xié)作精神。當(dāng)然，由于STEM教育還處在起步階段，我們也發(fā)現(xiàn)STEM教育的實(shí)踐還存在一些問(wèn)題，比如：如何進(jìn)行有效地頂層設(shè)計(jì);教學(xué)過(guò)程中不能只強(qiáng)度動(dòng)手實(shí)踐，而忽視對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維的培養(yǎng);如何充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得教學(xué)延伸環(huán)節(jié)成為學(xué)生探索未知世界的樂(lè)園而非負(fù)擔(dān)等，這些也將成為我們今后進(jìn)行課程有效整合的研究熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李崎穎，金曉凌，丁旭梅，等.STEM視角下的初中科學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐研究[J].中國(guó)教育信息化，2016，（24）：35-39

[2] 李慧，王全喜，張民選.美國(guó)STEM教育的探析及啟示[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2016，45（5）：144-152

[3] 鄭賢.基STEAM小學(xué)《3D打印》課程設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐研究[J]. 中國(guó)電化教育，2016，（8）：82-86.

[4] 張穎之.美國(guó)科學(xué)教育改革的前沿圖景——透視美國(guó)K-12科學(xué)教育的新框架STEM視角下的初中科學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐研究比較教育研究[J].2012，（3）：72-76.

[5] 王磊，黃鳴春，劉恩山.對(duì)美國(guó)新一代《科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的前瞻性分析——基于2011年美國(guó)《科學(xué)教育的框架》和1996年《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的對(duì)比[J].全球教育展望，2012，（6）：83-87.

[6] 萬(wàn)東升，張紅霞.美國(guó)2010《科學(xué)教育框架（草案）》述評(píng)及啟示[J]. 比較教育研究，2011，（12）：78-82.

[7] Council T A.Engineering in K-12 education：Understanding the status and improving the prospects[M].Washington， D.C.：The National Academies Press，2009：93-95.

[8] Bybee. R Achieving scientific literacy[M].Portsmouth，NH：Heinemann，1997：35-36.

[9] 楊亞平.整合性STEM教育理念下工程類(lèi)高職數(shù)學(xué)教學(xué)模式的建構(gòu)[D].華東師范大學(xué)博士論文，2016.6.

[10] 李楊.STEM教育視野下科學(xué)課程建構(gòu)[D].浙江師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.5.

[11] 劉晶晶.基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].新余學(xué)院學(xué)報(bào)：2016，（3）：138-141.

[12] 張巖文，張建軍，孫茂珠，等.基于微課模式的大學(xué)物理教學(xué)探討[J].物理通報(bào)：2016，（7）：18-21.