Steam教育理念的中學物理5E課堂的構(gòu)建

【摘" 要】STEAM教育理念的提出使中學物理教學能融合成一個整體，讓學生能從多個角度、融合多個學科進行探究學習，能使中學物理課堂教學同時兼?zhèn)潴w驗性、跨學科性及趣味性等特點。而5E探究式教學是以探究性教學和協(xié)作性學習為主的教學模式，其與STEAM教育理念的融合能使得其教學方向更加明確。

【關(guān)鍵詞】STEAM教育理念；中學物理；5E課堂

5E課堂教學脫胎于探究式教學，但是其不同的地方在于更注重協(xié)作性，能更深入地關(guān)注學生的學習狀態(tài)、小組協(xié)作狀態(tài)等，能夠及時反饋課堂教學的不足。5E教學能更細節(jié)化地踐行STEAM教育理念。

一、5E課堂教學的核心要點

如圖1所示，STEAM教育理念從基礎(chǔ)層到最高層逐步推動不同學科之間進行深度融合，強調(diào)了學習的終身性和整體性。而要實現(xiàn)STEAM教育框架中不同層級的內(nèi)容，則需要對課程內(nèi)容進行合理開發(fā)和設(shè)計。基于STEAM教育理念和5E探究式教學之間的共同點，總結(jié)出以下四個核心要點。

（一）體驗性

體驗性是指讓學生能切身體會開展物理探究學習的氛圍，完整地經(jīng)歷思考、合作、探究、實踐和總結(jié)評價等環(huán)節(jié)。在整個過程中，必須由學生主動開展探索，教師不能憑主觀意愿干擾學生開展實驗，要起到引導和協(xié)助的作用。因此，為確保學生能在課堂中獲得良好的體驗，在構(gòu)建中學物理5E課堂教學時要以學生為主導，教師要從旁引導學生發(fā)現(xiàn)問題，充分調(diào)動學生探究物理問題的積極性，賦予學生開展物理探究實驗的動力。

（二）趣味性

趣味性是5E課堂教學必不可少的重點。只有當學生能在物理探究的過程中找到學習的趣味性，才能讓其不斷地進行深度探索。學習層面的趣味性一般由兩個層面進行體現(xiàn)：一是學習內(nèi)容足夠吸引學生，新奇的物理現(xiàn)象、有趣的物理實驗都能讓學生對物理學習產(chǎn)生更大的興趣。二是成就感。在日常學習中之所以有部分學生會出現(xiàn)偏科現(xiàn)象，就是因為學生在其所擅長的科目中感受到了成就感。成就感的產(chǎn)生來源于學生通過自己的努力完成了一些具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，從而獲得了肯定。因此，中學物理5E課堂教學的構(gòu)建，在教學內(nèi)容的設(shè)計上必須讓學生在感受到新奇趣味的同時還具備一定的挑戰(zhàn)性。

（三）協(xié)作性

協(xié)作學習是5E探究式教學模式的核心。所以在構(gòu)建5E課堂教學時必須注重教學的協(xié)作性。簡而言之就是所涉及的教學內(nèi)容及探究項目任務(wù)都必須讓學生以團隊形式進行探究學習，設(shè)計的項目任務(wù)屬性也應(yīng)以團隊任務(wù)為主。在進行教學評價和學生的水平考查時，也應(yīng)該充分考慮學生的個人表現(xiàn)及團隊表現(xiàn)，讓學生能重視與團隊之間的默契配合，讓協(xié)作學習成為課堂教學的常態(tài)。

（四）跨學科性

跨學科性是基于STEAM教育理念構(gòu)建中學物理5E課堂教學的主要特色。STEAM教育理念強調(diào)知識融合的原因就是希望能培養(yǎng)學生產(chǎn)生靈活的遷移思維，不會被學科知識的表象所限制，能積極地將自己所學習的知識與其他的學科進行相互融合，通過觸類旁通的方式加深對該學科知識的理解，能有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，鼓勵學生從多個角度思考物理知識。

二、中學物理5E課堂教學構(gòu)建策略

5E課堂教學構(gòu)建的核心是解決問題，從而能使學生的學習過程呈螺旋上升，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，再到發(fā)現(xiàn)問題、拓展創(chuàng)新和綜合評價。因此中學物理5E課堂教學的構(gòu)建可以沿著這一脈絡(luò)進行設(shè)計及課程內(nèi)容開發(fā)，圍繞著參與、溝通、探索、拓展及評價這五個階段進行設(shè)計。

（一）構(gòu)建真實情境，確定項目任務(wù)

真實情境是構(gòu)建中學物理5E課堂教學的首要環(huán)節(jié)，讓學生能從具有真實性的情境中敏銳地發(fā)現(xiàn)生活中的物理問題，從而產(chǎn)生去了解該物理現(xiàn)象的欲望。因此，真實情境的構(gòu)建需要教師和學生共同完成，教師利用多媒體平臺或者真實的實物埋下線索，學生則聯(lián)系現(xiàn)實生活，揭開隱藏在生活中的物理現(xiàn)象的神秘面紗，從而確定具體的項目任務(wù)。需要注意的是，通過構(gòu)建真實情境所引出的問題必須具有一定挑戰(zhàn)性才能激發(fā)學生的探究動力。

以魯科版高中物理必修三《靜電力與電場強度》這章的“神奇的靜電”為例，這是以生活當中常見的靜電現(xiàn)象進行導入。教師可以先用問題引導學生思考，如靜電現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？生活中如何避免惱人的靜電現(xiàn)象等，先引導學生進行發(fā)散思考，以這些問題為線索聯(lián)系自己在日常生活中所見到的真實場景。為了能讓所構(gòu)建的情境更直觀，教師可以使用多媒體視頻輔助完成情境構(gòu)建。最后總結(jié)項目學習的具體任務(wù)：探究靜電產(chǎn)生的具體原因，提出避免生活當中被靜電到的情況出現(xiàn)的有效建議。除此之外，教師還可以嘗試將一些實物作為教學素材，如在學習《力的分解》時，教師可以將“不倒翁”玩具帶到課堂上，將其作為受力分析的對象，利用學生的感官接觸提升所創(chuàng)建情境的真實感。

（二）組建項目小組，開展團隊協(xié)作

5E探究式教學的核心是解決問題，并鼓勵學生進行相互協(xié)作，以協(xié)作學習共同開展探究。這樣的課堂教學模式既能營造良好的物理探究氛圍，又能讓學生互相激勵和共同進步，能讓學生針對物理探究的學習熱情持續(xù)更長的時間。

在引導學生組建項目小組時，教師要注重教學的藝術(shù)性，在分配小組時，既需要考慮學生能力之間的均衡，又需要考慮學生的心理特性。在初始分配小組時，教師可以按照學生的能力水平進行分配，其目的是保證各小組之間的水平相近，能盡可能地統(tǒng)一完成設(shè)置的項目任務(wù)，避免出現(xiàn)有的小組已經(jīng)完成了項目探究，而有的小組卻遲遲沒有進展的情況。在小組分配完成之后，教師可以給各個小組留出一個星期左右的磨合時間，并且檢驗每個項目小組完成項目任務(wù)的具體情況和團隊配合度。在磨合階段結(jié)束后，學生能根據(jù)自己的意愿自由調(diào)換小組成員。要保證團隊的契合度，除了考驗學生的水平，還需要考慮到學生的性格等諸多因素，在度過磨合期之后再進行自由調(diào)配，讓學生能有調(diào)配團隊成員的自由度。

（三）開展探究實驗，進行實踐探究

基于STEAM教育理念下構(gòu)建的中學物理5E課堂教學內(nèi)容開發(fā)都應(yīng)以探究實驗為主，鼓勵學生能以實踐探究的方式驗證自己所學習的物理知識?？紤]到當前部分中學軟硬件不足，不能滿足自由開放實驗室和讓學生個人開展實踐探究的需求。因此針對學生所有開展的探究實驗都必須以團隊探究任務(wù)的形式開展。每個團隊申請使用實驗室和實驗器官時，都必須將實驗計劃、實驗器材使用計劃匯集成文本遞交給教師進行審批，教師在審批過程中要嚴格評鑒學生所設(shè)定實驗計劃的可行性，實驗計劃書通過后，教師才能夠批準學生使用實驗室進行實驗。

開放實驗室使用是構(gòu)建中學物理5E課堂教學所需具備的硬性條件之一，設(shè)置這些申請的前置條件就是為了能夠讓學生端正自己的學習態(tài)度，珍惜每一次在實驗室開展物理實踐的機會，讓學生在進行物理探究時，能感受到嚴肅的學術(shù)研究氛圍，有效提升學生的學習體驗。

（四）鼓勵拓展創(chuàng)新，培養(yǎng)思維能力

STEAM教育理念重視學生的思維建構(gòu)，所以強調(diào)跨學科知識統(tǒng)整的重要性，旨在讓學生能從多個角度去思考問題。因此在構(gòu)建中學物理5E課堂教學時教師應(yīng)有意地進行多學科知識的相互融合，并鼓勵學生發(fā)散思維，針對自己目前所掌握的物理知識，對于一些物理現(xiàn)象進行大膽假設(shè)，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

例如，在魯科版高中物理必修三中《恒定電流》一章中的“電流”這一小節(jié)，教師可以引導學生進行發(fā)散思考：電路就一定是金屬導線嗎？其他的事物是否也能形成電流通過的路徑？水果可以嗎？這些發(fā)散且大膽的物理假設(shè)能啟發(fā)學生靈活看待物理知識，不會被表象所限。為了驗證這些物理假設(shè)，教師可以積極組織學生進行有趣的小實驗。如“水果電池”實驗，用電池、小燈泡及若干導線和水果開展實驗。最終可以發(fā)現(xiàn)：以電池作為電源的小燈泡可以發(fā)亮，以水果作為電源的小燈泡同樣可以發(fā)亮。從而讓學生深刻地理解電流與導體之間的聯(lián)系。

除此之外，教師還可積極地將其他學科的知識與物理知識進行融合。如探究語文古詩詞當中所講述到的一些物理現(xiàn)象，通過跨學科的知識融合，能幫助學生發(fā)現(xiàn)物理學習的全新方向。

（五）采用綜合評價，反饋教學不足

中學物理5E課堂教學的構(gòu)建改革了傳統(tǒng)物理教學對學生的評價體系。在傳統(tǒng)的物理教學中學生能體現(xiàn)自身能力的就是考試成績，教師能觀察學生整體表現(xiàn)的途徑有限，因此在傳統(tǒng)的評價體系當中是以學生的考試成績?yōu)橹?。而?E課堂教學中是以學生協(xié)作學習為取向的探究式教學模式，其在課堂教學中能充分展現(xiàn)學生的個人能力、團隊協(xié)作能力、探索實踐能力等，教師只有采用綜合評價構(gòu)建全新的課堂教學評價模式，才能對學生當前的綜合能力進行客觀評價。教師可以應(yīng)用多元評價主體的途徑對學生的整體表現(xiàn)給出評價，包括以教師為主體、以學生為主體，以及以學習團隊為主體，通過匿名投票或者書面評價等方式給出具體的評語。由不同的主體給出評價之后，再由教師進行綜合梳理，從而找出學生的學習特長及不足，最后再給予有效的教學建議，幫助學生找到適合自己進行物理學習的方法。

此外，教師還要積極采納學生針對課堂教學的意見，根據(jù)收集信息找出課堂教學的不足，與學生進行積極的交流討論，營造自由交流和諧討論的學術(shù)探究氛圍，構(gòu)建能充分發(fā)揮本班級整體特色的課堂教學模式。

三、結(jié)束語

綜上所述，基于STEAM教育理念的中學物理5E課堂教學的構(gòu)建核心方向在于給予學生深度探究物理現(xiàn)象的動力和平臺，讓學生在解決問題的過程中整合所學習的物理知識和實驗技巧，然后通過梳理總結(jié)，找出自己學習物理的正確方式，培養(yǎng)學生的物理探究學習思維。這一教學模式能有效地改善以往中學物理整體教學過于散亂、方向模糊的現(xiàn)狀，能引領(lǐng)學生參與物理探究的過程。

【參考文獻】

[1]李照枕.STEAM教育理念在中學物理教學中的融合與作用[J].中學科技，2023-07-05.

（本文系福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度課題“面向 STEAM 教育的中學物理5E教學及案例研究”研究成果，課題批準號：FJJKZX23-463）