基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展的內(nèi)涵和價(jià)值研究

馬兵

［摘 要］基于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì) STREAM教育進(jìn)行本土化解讀，探索基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展的內(nèi)涵和價(jià)值。

［關(guān)鍵詞］STREAM教育理念；初中物理；實(shí)驗(yàn)拓展；內(nèi)涵；價(jià)值

［中圖分類號(hào)］??? G633.7??????? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］??? A??????? ［文章編號(hào)］??? 1674-6058（2024）14-0047-03

調(diào)查顯示，江蘇省初中物理學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)率不足60%。初中物理學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)率低的原因主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)層面：一是認(rèn)識(shí)層面：將初中物理探究式教學(xué)泛化、固化和窄化；采取“滿堂動(dòng)”“滿堂問(wèn)”的教學(xué)方式；讓學(xué)生程式化地理解科學(xué)探究的七個(gè)步驟；滿足于書(shū)本知識(shí)的獲得，忽視科學(xué)探究的多樣性；將科學(xué)探究簡(jiǎn)單地等同于做實(shí)驗(yàn)，不去引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展以及進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。二是操作層面：無(wú)序設(shè)計(jì)與低效組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)；講授過(guò)多和機(jī)械刷題。在這樣的教學(xué)觀下，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是開(kāi)展知識(shí)層面的演示實(shí)驗(yàn)和少量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，學(xué)生鮮有經(jīng)歷科學(xué)探究和深度學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

初中物理探究教學(xué)的本質(zhì)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力為核心，以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境為切入點(diǎn)，以提升學(xué)生的實(shí)踐探究能力為重點(diǎn)，以問(wèn)題鏈的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，發(fā)揮物理學(xué)科的育人功能。

基于STREAM教育理念進(jìn)行初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，能有效解決上述問(wèn)題以及發(fā)揮探究教學(xué)的功能。下面筆者就基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展的內(nèi)涵和價(jià)值談?wù)勔恍┱J(rèn)識(shí)和體會(huì)。

一、“基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展”的整體界定

依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》和初中生的現(xiàn)有水平及認(rèn)知規(guī)律，以STREAM教育理念為指導(dǎo)，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，能使初中物理?shí)驗(yàn)拓展既來(lái)源于教材又超越教材。教師可以根據(jù)核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成要求和物理學(xué)習(xí)內(nèi)容，從STREAM教育涉及的科學(xué)、技術(shù)、閱讀與寫作、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)要素中選取一種或多種要素融入初中物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展。在實(shí)驗(yàn)拓展的過(guò)程中，學(xué)生收集閱讀資料，明確實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，熟悉實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和技巧，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，藝術(shù)美化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果，全面準(zhǔn)確地表達(dá)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，將STREAM教育中的科學(xué)、技術(shù)、閱讀與寫作、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的思維技巧融為一體。基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，以整合的方式讓學(xué)生掌握知識(shí)和技能，并能靈活遷移應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從而拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

二、“基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展”的內(nèi)涵

（一）對(duì)“初中物理”的認(rèn)識(shí)

首先，初中物理學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。在新課標(biāo)下，初中物理課程不僅注重知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練，注重引入物理科學(xué)的新成就及其對(duì)人類文明的影響等，還重視對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)以及科學(xué)精神的培養(yǎng)。初中物理課程注重讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理的認(rèn)識(shí)過(guò)程和基本的科學(xué)探究實(shí)踐過(guò)程，注重與其他學(xué)科的融合，可促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

其次，初中物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。初中是學(xué)生正式開(kāi)始系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理的起始階段，初中物理課程不是讓學(xué)生單純地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，而是讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握一定的物理學(xué)習(xí)方法、物理思維、物理思想等。教師通過(guò)讓學(xué)生經(jīng)歷提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等科學(xué)探究環(huán)節(jié)，引領(lǐng)學(xué)生從物理知識(shí)的學(xué)習(xí)走向物理思維的歷練，涵養(yǎng)學(xué)生勇于探索、追求真理的科學(xué)精神，讓學(xué)生在思想交流、交融、交鋒中提高語(yǔ)言表達(dá)能力和交流溝通能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

再次，初中物理學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。初中物理貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)基于初中生好奇心強(qiáng)、形象思維占主導(dǎo)等生理和心理特征，有目的地引導(dǎo)學(xué)生在生活中觀察發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、總結(jié)物理知識(shí)、揭示物理規(guī)律、運(yùn)用物理知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的探索興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和初步的科學(xué)實(shí)踐能力，落實(shí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念。

最后，初中物理是銜接小學(xué)科學(xué)和高中物理的橋梁。初中物理知識(shí)不是無(wú)基礎(chǔ)的新知識(shí)，在小學(xué)階段學(xué)生就開(kāi)始接觸物理了，只不過(guò)限于小學(xué)生的認(rèn)知水平，小學(xué)階段將物理、生物、化學(xué)、地理等學(xué)科組合成科學(xué)學(xué)科，注重引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的科學(xué)現(xiàn)象，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的探究分析。高中物理是在初中物理的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步深化和進(jìn)行更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究，其表現(xiàn)是側(cè)重于高階思維的培養(yǎng)。

（二）對(duì)“實(shí)驗(yàn)拓展”的認(rèn)識(shí)

首先是對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。對(duì)剛剛學(xué)習(xí)物理的初中生來(lái)說(shuō)，有些物理概念和理論是比較抽象的，而物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行椭鷮W(xué)生建構(gòu)物理概念和理論，加深學(xué)生對(duì)物理概念和理論的理解。

實(shí)驗(yàn)拓展是指在學(xué)生已經(jīng)掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行再優(yōu)化，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行再深化。

本研究的“實(shí)驗(yàn)拓展”不是將初中物理知識(shí)“改頭換面”后再進(jìn)行所謂的拓展，而是基于學(xué)生的發(fā)展需要，源于教材又超越教材，從學(xué)習(xí)進(jìn)度（定性研究）、知識(shí)深度（定量研究）、真實(shí)情境（知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化）三個(gè)維度（如圖1）進(jìn)行拓展，以發(fā)展學(xué)生的高階思維，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

[真實(shí)情境

（知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化）][知識(shí)深度

（定量研究）][基于學(xué)生發(fā)展需要，源于教材又超越教材][學(xué)習(xí)進(jìn)度

（定性研究）]

圖1 實(shí)驗(yàn)拓展

“學(xué)習(xí)進(jìn)度”維度的實(shí)驗(yàn)拓展是基于教材的教學(xué)安排進(jìn)行的；“知識(shí)深度”維度的實(shí)驗(yàn)拓展是基于物理知識(shí)的深度挖掘而進(jìn)行的，主要對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)規(guī)律的定量關(guān)系等做進(jìn)一步的研究；“真實(shí)情境”維度的實(shí)驗(yàn)拓展是基于真實(shí)情境的實(shí)驗(yàn)發(fā)散性拓展，不拘泥于傳統(tǒng)教材、實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)方案，將探究實(shí)驗(yàn)置于真實(shí)的情境中，要求學(xué)生能抓住主要矛盾，能區(qū)分干擾因素，能將實(shí)際問(wèn)題抽象成知識(shí)模型，進(jìn)而借助已經(jīng)掌握的學(xué)科知識(shí)和具備的能力，對(duì)知識(shí)模型進(jìn)行有效應(yīng)用，使知識(shí)內(nèi)化為能力。另外，讓學(xué)生親身經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的過(guò)程，挖掘更多、更全面的知識(shí)，建立完整的知識(shí)體系。

（三）對(duì)“STREAM”的認(rèn)識(shí)

“STREAM”包含Science，Technology，Reading/Writing，Engineering，Art，Mathematics，是由STEAM增加了Reading/Writing而得。STREAM教育是集科學(xué)、技術(shù)、閱讀與寫作、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的思維技巧于一體的綜合教育，體現(xiàn)了跨學(xué)科、藝術(shù)性、體驗(yàn)性、情景性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、學(xué)習(xí)性等特征，代表著知識(shí)的契合、融合和聯(lián)合。

從知識(shí)的系統(tǒng)性來(lái)看，任何知識(shí)都不是獨(dú)立存在的，有的知識(shí)有著前后的邏輯關(guān)系，有的知識(shí)在相應(yīng)的情境或項(xiàng)目中相互聯(lián)系，有的知識(shí)雖然在邏輯關(guān)系或知識(shí)上沒(méi)有關(guān)聯(lián)，但在研究或理解的方法與思維上有著共同的特征。知識(shí)之間的各種關(guān)聯(lián)有效促進(jìn)了知識(shí)的深度理解，促進(jìn)了知識(shí)及學(xué)習(xí)方法的遷移，促進(jìn)了科學(xué)思想的生成。綜合地對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性立體架構(gòu)，能讓學(xué)生形成自己的知識(shí)體系，并影響著學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)。因此，進(jìn)行融合性學(xué)習(xí)能有效促進(jìn)學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)的不斷完善。

本研究中的STREAM定位為物理學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，其核心是STEM，即基于初中生的物理學(xué)習(xí)需要選擇一個(gè)物理核心知識(shí)進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的完整性和系統(tǒng)性。以閱讀與寫作、藝術(shù)的加入來(lái)加強(qiáng)與優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程中的輸入和輸出，其中閱讀的功能是強(qiáng)化輸入，利用學(xué)習(xí)環(huán)境的開(kāi)放性、學(xué)習(xí)資源的海量性以及學(xué)習(xí)過(guò)程的復(fù)雜性，提供情報(bào)資料以加大學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和拓寬學(xué)生的視野，為學(xué)生提供學(xué)前幫助，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。寫作和藝術(shù)是對(duì)輸出的優(yōu)化，學(xué)習(xí)效果方面除通過(guò)練習(xí)題進(jìn)行呈現(xiàn)外，還可以讓學(xué)生自行選擇其他呈現(xiàn)方式，如小制作、小發(fā)明及物理現(xiàn)象的藝術(shù)化呈現(xiàn)等。如此，圍繞初中物理的核心知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生建立知識(shí)體系，發(fā)展關(guān)鍵能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

（四）對(duì)STREAM和初中物理實(shí)驗(yàn)拓展關(guān)系的把握

本研究不是直接照搬國(guó)外的STEAM教育，而是結(jié)合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)STREAM教育進(jìn)行本土化解讀。根據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》和初中生的現(xiàn)有水平及認(rèn)知規(guī)律，以STREAM教育理念為指導(dǎo)，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?。其基本原則是基于課程標(biāo)準(zhǔn)，源于教材又超越教材。

基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展具體分為微觀、中觀和宏觀三個(gè)層次（如圖2）。

圖2 基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展的三個(gè)層次

基于STREAM教育理念開(kāi)展初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，將問(wèn)題實(shí)驗(yàn)化、將實(shí)驗(yàn)實(shí)踐化、將實(shí)驗(yàn)生活化等，能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓“玩實(shí)驗(yàn)·學(xué)物理”成為物理學(xué)習(xí)的主旋律，從而將枯燥的習(xí)題訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌騽?dòng)手、動(dòng)腦的實(shí)驗(yàn)探究，有效避免習(xí)題課和復(fù)習(xí)課的“炒冷飯”和“題海戰(zhàn)”，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主性，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，落實(shí)“以生為本”的教學(xué)理念。

三、“基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展”的價(jià)值

（一）破解教學(xué)難題，落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)

基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，將“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，具有初步的科學(xué)探究能力，樂(lè)于參與和科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動(dòng)，有運(yùn)用科學(xué)研究方法的意識(shí)”設(shè)為主要目標(biāo)之一，改變學(xué)科本位和知識(shí)中心傾向，以學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成為標(biāo)準(zhǔn)；注重優(yōu)化物理課程內(nèi)容，把物理課程內(nèi)容的情境性、探究性、批判性、反思性、建構(gòu)性提到重要位置，且遵循學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，創(chuàng)新物理課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，注重教學(xué)方式的多樣化和特色化；讓學(xué)生深入探尋物理知識(shí)的本質(zhì)并創(chuàng)造性地運(yùn)用物理知識(shí)。由此，基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，可以破解教學(xué)難題和落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)。

（二）克服知識(shí)的片面零碎，建立完整知識(shí)體系

基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，可以利用學(xué)習(xí)環(huán)境的開(kāi)放性、學(xué)習(xí)資源的海量性，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)”中升華能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)生活化、信息化、實(shí)踐化。教師可以整合的方式讓學(xué)生掌握知識(shí)和技能，學(xué)會(huì)跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。此外，還可以拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法和手段，使學(xué)生能將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)有效地連接起來(lái)，形成完整的知識(shí)體系。

（三）發(fā)展核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人價(jià)值

基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，能培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，使學(xué)生逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理核心素養(yǎng)的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面，充分凝結(jié)了物理學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)、特定的學(xué)科思想、問(wèn)題的解決方法，以及學(xué)習(xí)者在具體學(xué)科領(lǐng)域所應(yīng)具備的能力。教師通過(guò)引領(lǐng)學(xué)生從物理知識(shí)的學(xué)習(xí)走向物理思維的歷練，涵養(yǎng)學(xué)生勇于探索、追求真理的科學(xué)精神，讓學(xué)生在思想的交流、交融、交鋒中提高語(yǔ)言表達(dá)能力和交流溝通能力，有效發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科的育人價(jià)值。

綜上所述，基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展，其本質(zhì)就是以“育人”為目標(biāo)來(lái)促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。教師可以根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)段特點(diǎn)和學(xué)生的發(fā)展需求，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題，并感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和意義；可以通過(guò)搭建學(xué)習(xí)支架、提供資源支持、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性任務(wù)等方式，引領(lǐng)學(xué)生持續(xù)深入地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生在完成挑戰(zhàn)性任務(wù)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“知行合一”，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具主動(dòng)性、連續(xù)性、完整性，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻(xiàn)?? ］

[1]? 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

（責(zé)任編輯 黃春香）

［基金項(xiàng)目］本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于STREAM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)拓展研究”（課題編號(hào)：D/2020/02/268）的研究成果。