STEM教育在高中核心素養(yǎng)中的實(shí)踐分析

摘 要：隨著社會(huì)與時(shí)代的不斷發(fā)展，人們的發(fā)展與教育理念也經(jīng)歷變革，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)步。在高中物理教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)理念更加重視學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，培養(yǎng)方式更加傾向于應(yīng)試模式，重點(diǎn)在于提升學(xué)生的物理成績(jī)。而這樣的教學(xué)方法很難提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)知識(shí)與自然規(guī)律脫節(jié)的情況，對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升毫無益處。而STEM教學(xué)模式體現(xiàn)出了多元化的特征，采取綜合學(xué)科教學(xué)的方法提升學(xué)生的核心素養(yǎng)與綜合能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。文章從STEM教學(xué)法的概念與內(nèi)涵、STEM教育在高中物理學(xué)核心素養(yǎng)方面的意義、STEM教育在高中物理教學(xué)中應(yīng)用存在的問題以及STEM教育在高中物理核心素養(yǎng)中的實(shí)踐策略等方面進(jìn)行相關(guān)論述。

關(guān)鍵詞：STEM教育;高中物理;核心素養(yǎng);實(shí)踐策略

一、 引言

隨著中國(guó)教育事業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于人才培養(yǎng)的需求逐漸發(fā)生了變化，人們更加重視學(xué)生思維能力以及綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。針對(duì)這樣的發(fā)展背景，高中物理在教學(xué)的過程中提出了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的STEM教學(xué)方法。這種教學(xué)方法能夠充分尊重學(xué)生的個(gè)體差異，突出物理課堂的靈活性與趣味性，強(qiáng)調(diào)課堂中的探究性與合作性，通過多學(xué)科融合的形式不斷提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，提高物理課堂教學(xué)的質(zhì)量。

二、 STEM教學(xué)法的概念與內(nèi)涵

STEM的主要內(nèi)容包含了Science，Technology，Engineering，和Maths，這其實(shí)代表的是4門不同學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)的是不同學(xué)科之間的融合教學(xué)。將其運(yùn)用于高中物理教學(xué)的過程中就是以學(xué)生活動(dòng)為授課重點(diǎn)形式，同時(shí)以解決生活問題為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，在物理教學(xué)中促進(jìn)多學(xué)科素養(yǎng)的融合。而文章對(duì)微項(xiàng)目導(dǎo)學(xué)的內(nèi)容與流程進(jìn)行分析，就是將文本學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目化，通過情境化微型主題任務(wù)的設(shè)計(jì)開展高中物理教學(xué)，同時(shí)使用實(shí)踐活動(dòng)的形式探索解決問題的方法。學(xué)生能夠在主題項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中收獲知識(shí)，得到進(jìn)步，同時(shí)提高其他學(xué)科素養(yǎng)。

三、 STEM教育在高中物理學(xué)核心素養(yǎng)中的應(yīng)用特征

（一）學(xué)科融合性

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)過程中，教師將物理教學(xué)任務(wù)獨(dú)立出來，在授課的過程中并沒有開發(fā)物理學(xué)科與其他學(xué)科的聯(lián)系性，導(dǎo)致物理教育與其他學(xué)科的教學(xué)之間出現(xiàn)了隔離現(xiàn)象，學(xué)生在接受高中物理教育的時(shí)候很難將其中的知識(shí)與生活中其他范疇的知識(shí)與現(xiàn)象聯(lián)系起來，嚴(yán)重影響學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力以及創(chuàng)新思維能力發(fā)展。而STEM教育理念的出現(xiàn)啟發(fā)了更多的物理教師，使其能夠關(guān)注物理學(xué)科的綜合性特征，進(jìn)而轉(zhuǎn)變之前單一化的教學(xué)模式。在具體的教學(xué)過程中，高中物理教師應(yīng)該開發(fā)利用生活化案例，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，創(chuàng)建實(shí)踐性與綜合性的物理課堂。在充分挖掘高中物理課程中的豐富教學(xué)資源基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生建立起物理知識(shí)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，通過這樣的方式提升學(xué)生的綜合能力。

比如，當(dāng)高中物理教師在進(jìn)行“豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)脫軌”問題教學(xué)時(shí)，如果按照純理論的教學(xué)方法，學(xué)生很難理解以上知識(shí)，照本宣科的后果就是學(xué)生無法理解和解決同類問題，嚴(yán)重影響課堂教學(xué)效率。而使用STEM教學(xué)方法，教師就可以將以上主題作為活動(dòng)的目標(biāo)，為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。教師可以利用3D打印設(shè)計(jì)技術(shù)，為學(xué)生設(shè)計(jì)提供一個(gè)豎直平面的軌道進(jìn)行實(shí)踐探索，讓學(xué)生親身經(jīng)歷物理實(shí)驗(yàn)，直觀地感受物體脫軌的實(shí)際情況。在實(shí)踐的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過使物體沾墨水的方法記錄物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間產(chǎn)生差別的原因進(jìn)行分析，同時(shí)深入探索不同因素對(duì)其阻力帶來的影響。以上案例中應(yīng)用了3D打印技術(shù)，為學(xué)生展示了建模過程，而試驗(yàn)的處理過程更是體現(xiàn)出了工程思維，同時(shí)在探究推理的過程中體現(xiàn)出了數(shù)學(xué)邏輯思維，通過這樣多學(xué)科融合的教學(xué)方式，不僅能夠豐富學(xué)生的知識(shí)面，加強(qiáng)其對(duì)物理知識(shí)的理解，同時(shí)還能提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)造思維。

（二）學(xué)習(xí)合作性

在STEM教育理念中，教師應(yīng)該重視學(xué)生的課堂主體性，及時(shí)轉(zhuǎn)變自己的傳統(tǒng)教學(xué)理念，形成以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式，注重師生之間、同學(xué)之間合作關(guān)系的培養(yǎng)。這樣就能夠增進(jìn)師生之間的感情，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的合作意識(shí)，有效提高課堂教學(xué)效率。

比如，當(dāng)教師在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，可以通過分組的形式引導(dǎo)學(xué)生開展小組活動(dòng)，通過小組討論明確實(shí)驗(yàn)的原理、方案以及器材，合作完成實(shí)驗(yàn)探究。在這個(gè)探究的過程中，學(xué)生能夠相互糾錯(cuò)、相互學(xué)習(xí)，最終實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。

（三）教學(xué)情境性

從STEM的教育理念來看，其中涉及了科學(xué)、工程、技術(shù)以及數(shù)學(xué)，更加強(qiáng)調(diào)教學(xué)的實(shí)踐性與探究性，因此，物理教師可以在課堂中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境與任務(wù)，讓學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)生活中以及情境中存在的問題，并通過物理手段解決問題。STEM教學(xué)方法的一大特征就是情境性，教師可以通過生活化情境創(chuàng)建以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識(shí)的深層內(nèi)涵，讓學(xué)生能夠掌握自主探究與學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)而提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

比如，當(dāng)教師進(jìn)行“摩擦力以及勻變速運(yùn)動(dòng)”內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)車禍現(xiàn)場(chǎng)的剎車痕跡對(duì)事故責(zé)任進(jìn)行分析。根據(jù)剎車痕跡的長(zhǎng)度以及汽車的制動(dòng)時(shí)間，學(xué)生利用物理知識(shí)就能夠計(jì)算出該汽車在剎車之前的速度，通過將真實(shí)速度與規(guī)定速度的比較就能夠判斷該汽車是否是超速運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)車禍的責(zé)任進(jìn)行判定。這樣的教學(xué)方法能夠提升學(xué)生的邏輯思維能力，同時(shí)還能夠向?qū)W生普及法律知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

四、 STEM教育在高中物理教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

（一）學(xué)生主體地位不足

受到傳統(tǒng)教育理念的影響，當(dāng)前部分物理教師意識(shí)不到學(xué)生在課堂上的主體地位，他們通常會(huì)采取教師主導(dǎo)的教學(xué)方法，這樣的課堂形式更加純粹，之后再通過題海練習(xí)的方法提高學(xué)生的物理成績(jī)，進(jìn)而幫助學(xué)生在高考中取得好成績(jī)。這樣一來，即使是成績(jī)比較好的學(xué)生，其學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)與目標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)問題，部分學(xué)生只會(huì)完成物理習(xí)題，并不會(huì)去思考物理知識(shí)與實(shí)際生活的聯(lián)系。學(xué)生成為了被動(dòng)學(xué)習(xí)的工具，在教師的教導(dǎo)下被動(dòng)地接受知識(shí)，再機(jī)械化地通過做題的方式一遍遍記憶物理知識(shí)，這樣的教學(xué)方法無法提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生也很難構(gòu)建物理知識(shí)體系，同時(shí)也很難將物理知識(shí)內(nèi)化吸收，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效率。

（二）STEM教學(xué)重視程度低

高中物理作為高考的重點(diǎn)科目，學(xué)生往往面臨著極大的升學(xué)壓力，因此，部分教師并不重視學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解與應(yīng)用，只在意學(xué)生的做題情況，通過大量的題目練習(xí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，很難達(dá)到理想的效果。其次，STEM教學(xué)理念中包含的內(nèi)容比較多，對(duì)于學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施的要求更高，其需要硬件教學(xué)工具與軟件教學(xué)工具。但是部分中學(xué)并不重視STEM教學(xué)開發(fā)，因此在教學(xué)資源以及設(shè)備的資金投入方面也有所欠缺，這樣就會(huì)導(dǎo)致教師很難落實(shí)STEM物理教學(xué)，無法提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（三）綜合性人才缺乏

STEM教學(xué)模式涵蓋了工程、科學(xué)以及數(shù)學(xué)等多門學(xué)科的知識(shí)，當(dāng)前部分中學(xué)物理教師自身只具備單方面的知識(shí)能力，很難在實(shí)際的教學(xué)過程中落實(shí)STEM教學(xué)。從師范生培養(yǎng)的角度來看，STEM教學(xué)理念更加強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合發(fā)展的理念，但是當(dāng)前部分師范學(xué)校采取的還是分科制的培養(yǎng)方法，這樣一來，就會(huì)限制教師的發(fā)展，難以開展STEM教學(xué)。

五、 STEM教育在高中物理核心素養(yǎng)中的實(shí)踐策略與具體流程

（一）項(xiàng)目導(dǎo)入

以培養(yǎng)STEM核心素養(yǎng)為目標(biāo)的物理課程導(dǎo)學(xué)就是以高中物理學(xué)習(xí)作為項(xiàng)目學(xué)習(xí)的突破口，在學(xué)習(xí)活動(dòng)以及過程中踐行不同學(xué)科的融合，以跨界知識(shí)作為學(xué)習(xí)載體，依托于物理學(xué)習(xí)的基本工具，不斷促進(jìn)不同學(xué)科之間的融合，對(duì)跨界知識(shí)進(jìn)行整合與激活，踐行技術(shù)與工程活動(dòng)的教育理念。在教學(xué)活動(dòng)開展的過程中，教師可以通過情境創(chuàng)設(shè)等方式開展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將舊知識(shí)與新知識(shí)聯(lián)系起來，通過課堂氛圍的創(chuàng)造激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

以《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)為例，教師首先就可以通過視頻展示的方法導(dǎo)入焦點(diǎn)問題，采取聚焦現(xiàn)實(shí)生活的方式引入有關(guān)“自由落體”的主題。課堂引入的視頻中可以為學(xué)生展現(xiàn)動(dòng)態(tài)的小球自由落體的視頻，引發(fā)學(xué)生對(duì)重力問題的深度思考，同時(shí)在視頻觀看的過程中發(fā)現(xiàn)問題。接著，教師可以通過提問設(shè)計(jì)的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自由落體的速度變化情況進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生勇敢表達(dá)不同的看法。最后教師再通過項(xiàng)目探究以及合作的方法為學(xué)生提供交流合作的機(jī)會(huì)，進(jìn)而解決實(shí)際的問題。在這樣的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能夠接觸到多學(xué)科的內(nèi)容與理念，同時(shí)正確處理Science，以及Technology之間的關(guān)系，對(duì)于科學(xué)、社會(huì)信息的充分挖掘能夠提高學(xué)科的融合性，同時(shí)還能夠培養(yǎng)學(xué)生的跨界學(xué)習(xí)意識(shí)。

（二）活動(dòng)探究

課程導(dǎo)入之后，教師就應(yīng)該開展活動(dòng)探究環(huán)節(jié)。通過教師的實(shí)踐操作以及示范，學(xué)生能夠增進(jìn)對(duì)物理知識(shí)的理解，進(jìn)而提升其物理學(xué)習(xí)的意識(shí)與認(rèn)知，尤其是能夠在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作過程中提升實(shí)踐能力。一般來說，在開展學(xué)生活動(dòng)時(shí)，教師應(yīng)該采用分組協(xié)作探究的方式，在探究討論的過程中引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用已經(jīng)掌握的科學(xué)以及技術(shù)開展探索活動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)材料的深層理解，在探究活動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科的融合。

以《自由落體運(yùn)動(dòng)》為例，教師可以通過構(gòu)建物理知識(shí)思維導(dǎo)圖的形式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同質(zhì)量物體的下落時(shí)間以及下落速度進(jìn)行思考，通過小組探究的形式提出不同的想法。之后再通過小組實(shí)驗(yàn)探究的方式驗(yàn)證學(xué)生的猜想，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)邏輯思維的形成，提升教學(xué)質(zhì)量。

六、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高中物理課堂中踐行STEM教育理念能夠促進(jìn)多學(xué)科的融合教學(xué)，因此，物理教師應(yīng)該重視學(xué)生綜合學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，充分尊重學(xué)生的課堂主體性，不斷提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生在不同實(shí)踐的過程中知識(shí)的內(nèi)化，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：康錦光，河南省安陽(yáng)市，河南省安陽(yáng)市第二中學(xué)。