STEM教育在高中物理教學(xué)策略探析
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摘要：stem教育理念主要將知識(shí)分為四類(lèi)，分別為科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)，這種教學(xué)理念打破了學(xué)科之間的界限，將其進(jìn)行融合，增強(qiáng)了知識(shí)的運(yùn)用效果。傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的傳授，忽視了對(duì)知識(shí)運(yùn)用的講解，導(dǎo)致知識(shí)與實(shí)踐相脫節(jié)，不利于學(xué)生的成長(zhǎng)。因此STEM教育理念的出現(xiàn)有效改善了這一狀況，本文主要探究這種教育理念在高中物理課堂的運(yùn)用，即積極構(gòu)建基于STEM教育理念的第二課堂，開(kāi)發(fā)新的高中物理課程資源，構(gòu)建多元化的高中物理教學(xué)評(píng)價(jià)體系。
關(guān)鍵詞：STEM教育理念；高中物理；教學(xué)策略
STEM是由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科的英文名稱首字母的縮寫(xiě)組合而成的，逐漸發(fā)展成了一種教育理念，并能在教育教學(xué)中優(yōu)化學(xué)生的思維模式。其表現(xiàn)出了跨學(xué)科整合的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)融合多學(xué)科的知識(shí)并與動(dòng)手實(shí)踐操作、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、協(xié)作探究等相結(jié)合，在實(shí)踐中表現(xiàn)出學(xué)科整合性、真實(shí)情境性、問(wèn)題開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)生成性、回歸生活性、實(shí)踐引導(dǎo)性等豐富的特征。STEM教育理念更注重對(duì)知識(shí)的運(yùn)用，將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，與科學(xué)理論與科學(xué)實(shí)踐相結(jié)合。因此，在這基于此種理念進(jìn)行人才培養(yǎng)，能夠培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
一、基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)特點(diǎn)
STEM教育理念下的高中物理課堂教學(xué)，是在高中物理教學(xué)過(guò)程中打破學(xué)科的界限，將物理與數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等相融合，為學(xué)生帶來(lái)更多的知識(shí)體驗(yàn)和多元化的發(fā)展路徑，從而為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維與實(shí)踐能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，基于STEM教育理念的高中物理學(xué)科教學(xué)，具有教學(xué)內(nèi)容綜合性、真實(shí)情境性與學(xué)生學(xué)習(xí)合作性這三種特點(diǎn)。
（一）綜合性
在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，物理學(xué)科是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，與其他學(xué)科之間的溝通不強(qiáng)，導(dǎo)致物理學(xué)科處于與其他學(xué)科脫離的狀態(tài)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中，難以將各學(xué)科知識(shí)建立起聯(lián)系，這對(duì)于物理學(xué)科的學(xué)習(xí)是不利的。STEM教育理念的引入，則有效地改善了這一教學(xué)現(xiàn)狀，提高了物理學(xué)科學(xué)習(xí)的綜合性。在教學(xué)中削弱了學(xué)科的獨(dú)立性與學(xué)科概念，有利于實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的真正意義。在STEM教育理念引入后，物理學(xué)科與STEM教育理念下的四大學(xué)科建立起聯(lián)系，提高了學(xué)生對(duì)于物理學(xué)科知識(shí)的理解程度和對(duì)物理實(shí)驗(yàn)操作的掌握程度。
（二）情境性
STEM教育理念是將知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際生活中，因此，在基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)教學(xué)中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境、開(kāi)展高中物理教學(xué)實(shí)踐，這可以更有效地幫助學(xué)生理解學(xué)科的內(nèi)涵，對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解也更貼合于實(shí)際，也能提高物理課堂的真實(shí)性，從而促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。STEM教育理念下的物理課堂具有強(qiáng)烈的生活情境性，能更客觀地反映教學(xué)情境，從而與生活實(shí)際之間建立起內(nèi)在的有機(jī)聯(lián)系，因此，在物理課堂教學(xué)中導(dǎo)入真實(shí)的生活情境，可幫助學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)的運(yùn)用能力，并在實(shí)踐中將知識(shí)內(nèi)化。
（三）合作性
STEM教育理念的引入，為傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)理念與教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變提供了契機(jī)?；赟TEM教學(xué)理念的物理教學(xué)更加注重學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間的合作探究，學(xué)生與學(xué)習(xí)資源之間的互動(dòng)交流，因此，在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多的自主、合作和探究過(guò)程。在自主學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)進(jìn)行深度思考，每一個(gè)學(xué)生都會(huì)承擔(dān)不同的職責(zé)，在合作中完成探究任務(wù)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。開(kāi)展自主、合作和探究學(xué)習(xí)，既能鍛煉學(xué)生自身的合作和探究能力，對(duì)其勇敢面對(duì)以后學(xué)習(xí)與工作上的挑戰(zhàn)具有積極的影響，也是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要途徑。
二、基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)策略
部分教師在高中物理教學(xué)中，依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)理念與教學(xué)方式，因此，存在著許多不足，如教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容相對(duì)枯燥、知識(shí)脫離實(shí)際、主要傳授理論知識(shí)等問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在，導(dǎo)致物理課堂的教學(xué)效率不高，不利于學(xué)生的發(fā)展與進(jìn)步。因此，在物理教學(xué)中引進(jìn)STEM教育理念，是改善物理教學(xué)現(xiàn)狀的重要措施，以下是在教學(xué)中運(yùn)用STEM教育理念的一些措施。
（一）積極構(gòu)建基于STEM教育理
念的第二課堂目前，高中物理課堂依然處于分學(xué)科教學(xué)狀態(tài)，學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中難以全面地理解并掌握物理知識(shí)。因此，在STEM教育理念的指導(dǎo)下，物理教師應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，在全面理解STEM教育理念的基礎(chǔ)上，深刻把握物理課堂與STEM之間的聯(lián)系，建立起基于STEM理念的物理第二課堂。這能為學(xué)生拓展學(xué)習(xí)技能和提高學(xué)業(yè)質(zhì)量提供更多的機(jī)會(huì)，為學(xué)生在物理課堂之外的學(xué)習(xí)中提供更多的資源，并且，教師通過(guò)開(kāi)展STEM第二課堂活動(dòng)，還激發(fā)了學(xué)生對(duì)STEM教育理念的學(xué)習(xí)興趣，能在幫助學(xué)生在加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，對(duì)其他學(xué)科產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣的過(guò)程中，增強(qiáng)其物理學(xué)科素養(yǎng)，幫助其在未來(lái)的生活與學(xué)習(xí)中奠定深厚的基礎(chǔ)。例如，在高中物理教學(xué)中，在學(xué)習(xí)“萬(wàn)有引力定律”這一知識(shí)后，學(xué)生對(duì)于天體知識(shí)和航天技術(shù)十分感興趣，這時(shí)教師可與學(xué)生一同進(jìn)入STEM第二課堂。在第二課堂的學(xué)習(xí)中，教師向?qū)W生提出問(wèn)題，如“下一次哈雷彗星的出現(xiàn)時(shí)間是多少？”教師將問(wèn)題布置下去，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行思考，并指導(dǎo)其進(jìn)行小組合作，共同解決這一問(wèn)題。教師參與到學(xué)生中，與學(xué)生相互溝通，引導(dǎo)其結(jié)合STEM教育理念，進(jìn)行資料的查詢與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，從而推導(dǎo)出準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，并在完成探究后，與教師和其他同學(xué)分享自己的研究成果。在分享結(jié)果后，教師要及時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，延伸知識(shí)，如引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)海王星、冥王星等，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，指導(dǎo)其在課后進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，提高學(xué)生自身的綜合素養(yǎng)。
（二）開(kāi)發(fā)、豐富高中物理課程資源
STEM教育理念下的高中物理教學(xué)，將傳統(tǒng)物理教學(xué)中的知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榉椒ń虒W(xué)，并且在實(shí)際的教學(xué)中，教師以實(shí)際的工程項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)與自身定位，學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是知識(shí)的運(yùn)用者，學(xué)會(huì)自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的整合。在STEM教育理念指導(dǎo)下的物理課堂中，學(xué)生可以圍繞具體的某個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行發(fā)散學(xué)習(xí)，因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，必須深入挖掘其蘊(yùn)含的物理知識(shí)，選取合適的課堂教學(xué)資源，將這些教學(xué)資源和科學(xué)工具合理地運(yùn)用到物理教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高物理課堂的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效率。例如，在學(xué)習(xí)“示波管的原理”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，學(xué)生在簡(jiǎn)單地了解電信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像的原理后，教師可采用5E教學(xué)模式，將教學(xué)環(huán)節(jié)分為五個(gè)部分。第一部分，參與。教師作為講解者，可以運(yùn)用信息技術(shù)向?qū)W生展示電視成像的主要原理。第二部分，探究。通過(guò)教師的講解，開(kāi)始探究帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并及進(jìn)行總結(jié)。第三部分，解釋。教師要針對(duì)于其探究與總結(jié)的內(nèi)容，及時(shí)進(jìn)行指正和補(bǔ)充，從而幫助其擴(kuò)大知識(shí)儲(chǔ)備。第四部分，遷移。在這一過(guò)程，教師要指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用于生活實(shí)際中，如探究X—刀定向放療與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。第五部分，評(píng)價(jià)。即為教師的評(píng)價(jià)和學(xué)生的自我評(píng)價(jià)。
（三）構(gòu)建多元化的高中物理教學(xué)評(píng)價(jià)體系
在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師主要把分?jǐn)?shù)作為教學(xué)評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)。但是在STEM教育理念指導(dǎo)下的物理課堂，改變了這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立了多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)體系。教師在進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中應(yīng)展開(kāi)全面的研究，需要針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、知識(shí)的掌控程度、知識(shí)的運(yùn)用能力、發(fā)現(xiàn)與解決問(wèn)題的能力等多方面進(jìn)行考查，進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)。在基于STEM教育理念的高中物理教學(xué)實(shí)踐中，教師還可以多借鑒一些其他國(guó)家的優(yōu)秀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在評(píng)價(jià)階段中添加，如提問(wèn)、交流、項(xiàng)目組織等內(nèi)容，這樣能對(duì)學(xué)生考查得更加全面。
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，將STEM教育理念引入物理教學(xué)，對(duì)教師的教學(xué)理念、教學(xué)方式等產(chǎn)生了重要的影響，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，可以獲取更多的知識(shí)，也能得到全面的發(fā)展，這對(duì)于學(xué)生以后的學(xué)習(xí)與生活具有積極的意義。在STEM教育理念的指導(dǎo)下，教師要認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的重要性，因此，教師在教學(xué)中，應(yīng)積極地進(jìn)行教學(xué)模式的改革，不斷鉆研，促進(jìn)物理教學(xué)的發(fā)展。
作者:朱紅琴 單位:甘肅省臨洮縣文峰中學(xué)