STEM教育在高中核心素養(yǎng)中的實踐分析

摘 要：隨著社會與時代的不斷發(fā)展，人們的發(fā)展與教育理念也經(jīng)歷變革，實現(xiàn)了進步。在高中物理教學中，傳統(tǒng)的教學理念更加重視學生對物理知識的理解，培養(yǎng)方式更加傾向于應試模式，重點在于提升學生的物理成績。而這樣的教學方法很難提升學生的知識應用能力，導致學生出現(xiàn)知識與自然規(guī)律脫節(jié)的情況，對學生物理核心素養(yǎng)的提升毫無益處。而STEM教學模式體現(xiàn)出了多元化的特征，采取綜合學科教學的方法提升學生的核心素養(yǎng)與綜合能力，促進學生的全面發(fā)展。文章從STEM教學法的概念與內(nèi)涵、STEM教育在高中物理學核心素養(yǎng)方面的意義、STEM教育在高中物理教學中應用存在的問題以及STEM教育在高中物理核心素養(yǎng)中的實踐策略等方面進行相關論述。

關鍵詞：STEM教育;高中物理;核心素養(yǎng);實踐策略

一、 引言

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

二、 STEM教學法的概念與內(nèi)涵

STEM的主要內(nèi)容包含了Science，Technology，Engineering，和Maths，這其實代表的是4門不同學科的有機結(jié)合，強調(diào)的是不同學科之間的融合教學。將其運用于高中物理教學的過程中就是以學生活動為授課重點形式，同時以解決生活問題為任務驅(qū)動，在物理教學中促進多學科素養(yǎng)的融合。而文章對微項目導學的內(nèi)容與流程進行分析，就是將文本學習的內(nèi)容進行項目化，通過情境化微型主題任務的設計開展高中物理教學，同時使用實踐活動的形式探索解決問題的方法。學生能夠在主題項目學習過程中收獲知識，得到進步，同時提高其他學科素養(yǎng)。

三、 STEM教育在高中物理學核心素養(yǎng)中的應用特征

（一）學科融合性

在傳統(tǒng)的高中物理教學過程中，教師將物理教學任務獨立出來，在授課的過程中并沒有開發(fā)物理學科與其他學科的聯(lián)系性，導致物理教育與其他學科的教學之間出現(xiàn)了隔離現(xiàn)象，學生在接受高中物理教育的時候很難將其中的知識與生活中其他范疇的知識與現(xiàn)象聯(lián)系起來，嚴重影響學生的知識應用能力以及創(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，使其能夠關注物理學科的綜合性特征，進而轉(zhuǎn)變之前單一化的教學模式。在具體的教學過程中，高中物理教師應該開發(fā)利用生活化案例，充分利用網(wǎng)絡教學資源，創(chuàng)建實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資源基礎上，教師還應該引導學生建立起物理知識與其他學科之間的聯(lián)系，通過這樣的方式提升學生的綜合能力。

比如，當高中物理教師在進行“豎直平面內(nèi)圓周運動脫軌”問題教學時，如果按照純理論的教學方法，學生很難理解以上知識，照本宣科的后果就是學生無法理解和解決同類問題，嚴重影響課堂教學效率。而使用STEM教學方法，教師就可以將以上主題作為活動的目標，為學生創(chuàng)造實踐學習的機會。教師可以利用3D打印設計技術，為學生設計提供一個豎直平面的軌道進行實踐探索，讓學生親身經(jīng)歷物理實驗，直觀地感受物體脫軌的實際情況。在實踐的過程中，教師可以引導學生通過使物體沾墨水的方法記錄物體的運動軌跡，同時讓學生對理論結(jié)果與實際結(jié)果之間產(chǎn)生差別的原因進行分析，同時深入探索不同因素對其阻力帶來的影響。以上案例中應用了3D打印技術，為學生展示了建模過程，而試驗的處理過程更是體現(xiàn)出了工程思維，同時在探究推理的過程中體現(xiàn)出了數(shù)學邏輯思維，通過這樣多學科融合的教學方式，不僅能夠豐富學生的知識面，加強其對物理知識的理解，同時還能提升學生的實踐能力與創(chuàng)造思維。

（二）學習合作性

在STEM教育理念中，教師應該重視學生的課堂主體性，及時轉(zhuǎn)變自己的傳統(tǒng)教學理念，形成以學生為主體、教師為主導的課堂教學模式，注重師生之間、同學之間合作關系的培養(yǎng)。這樣就能夠增進師生之間的感情，同時加強學生的合作意識，有效提高課堂教學效率。

比如，當教師在進行探究性實驗教學的時候，可以通過分組的形式引導學生開展小組活動，通過小組討論明確實驗的原理、方案以及器材，合作完成實驗探究。在這個探究的過程中，學生能夠相互糾錯、相互學習，最終實現(xiàn)共同進步。

（三）教學情境性

從STEM的教育理念來看，其中涉及了科學、工程、技術以及數(shù)學，更加強調(diào)教學的實踐性與探究性，因此，物理教師可以在課堂中創(chuàng)設真實的教學情境與任務，讓學生能夠發(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)建以及實驗教學的形式引導學生理解物理知識的深層內(nèi)涵，讓學生能夠掌握自主探究與學習的能力，進而提高學生的知識應用能力。

比如，當教師進行“摩擦力以及勻變速運動”內(nèi)容的教學時，教師可以引導學生根據(jù)車禍現(xiàn)場的剎車痕跡對事故責任進行分析。根據(jù)剎車痕跡的長度以及汽車的制動時間，學生利用物理知識就能夠計算出該汽車在剎車之前的速度，通過將真實速度與規(guī)定速度的比較就能夠判斷該汽車是否是超速運行，進而對車禍的責任進行判定。這樣的教學方法能夠提升學生的邏輯思維能力，同時還能夠向?qū)W生普及法律知識，促進學生的全面發(fā)展。

四、 STEM教育在高中物理教學應用中存在的問題

（一）學生主體地位不足

受到傳統(tǒng)教育理念的影響，當前部分物理教師意識不到學生在課堂上的主體地位，他們通常會采取教師主導的教學方法，這樣的課堂形式更加純粹，之后再通過題海練習的方法提高學生的物理成績，進而幫助學生在高考中取得好成績。這樣一來，即使是成績比較好的學生，其學習的動機與目標也會出現(xiàn)問題，部分學生只會完成物理習題，并不會去思考物理知識與實際生活的聯(lián)系。學生成為了被動學習的工具，在教師的教導下被動地接受知識，再機械化地通過做題的方式一遍遍記憶物理知識，這樣的教學方法無法提升學生的自主學習能力，學生也很難構(gòu)建物理知識體系，同時也很難將物理知識內(nèi)化吸收，嚴重影響學習效率。

（二）STEM教學重視程度低

高中物理作為高考的重點科目，學生往往面臨著極大的升學壓力，因此，部分教師并不重視學生對物理知識的理解與應用，只在意學生的做題情況，通過大量的題目練習增強學生對知識的理解，很難達到理想的效果。其次，STEM教學理念中包含的內(nèi)容比較多，對于學校基礎設施的要求更高，其需要硬件教學工具與軟件教學工具。但是部分中學并不重視STEM教學開發(fā)，因此在教學資源以及設備的資金投入方面也有所欠缺，這樣就會導致教師很難落實STEM物理教學，無法提升學生的核心素養(yǎng)。

（三）綜合性人才缺乏

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

五、 STEM教育在高中物理核心素養(yǎng)中的實踐策略與具體流程

（一）項目導入

以培養(yǎng)STEM核心素養(yǎng)為目標的物理課程導學就是以高中物理學習作為項目學習的突破口，在學習活動以及過程中踐行不同學科的融合，以跨界知識作為學習載體，依托于物理學習的基本工具，不斷促進不同學科之間的融合，對跨界知識進行整合與激活，踐行技術與工程活動的教育理念。在教學活動開展的過程中，教師可以通過情境創(chuàng)設等方式開展教學，引導學生將舊知識與新知識聯(lián)系起來，通過課堂氛圍的創(chuàng)造激發(fā)學生的學習興趣。

以《自由落體運動》教學為例，教師首先就可以通過視頻展示的方法導入焦點問題，采取聚焦現(xiàn)實生活的方式引入有關“自由落體”的主題。課堂引入的視頻中可以為學生展現(xiàn)動態(tài)的小球自由落體的視頻，引發(fā)學生對重力問題的深度思考，同時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計的方式引導學生對自由落體的速度變化情況進行思考，激發(fā)學生的學習興趣，同時鼓勵學生勇敢表達不同的看法。最后教師再通過項目探究以及合作的方法為學生提供交流合作的機會，進而解決實際的問題。在這樣的學習過程中，學生能夠接觸到多學科的內(nèi)容與理念，同時正確處理Science，以及Technology之間的關系，對于科學、社會信息的充分挖掘能夠提高學科的融合性，同時還能夠培養(yǎng)學生的跨界學習意識。

（二）活動探究

課程導入之后，教師就應該開展活動探究環(huán)節(jié)。通過教師的實踐操作以及示范，學生能夠增進對物理知識的理解，進而提升其物理學習的意識與認知，尤其是能夠在科學實驗的操作過程中提升實踐能力。一般來說，在開展學生活動時，教師應該采用分組協(xié)作探究的方式，在探究討論的過程中引導學生充分運用已經(jīng)掌握的科學以及技術開展探索活動，進而促進學生對于學習材料的深層理解，在探究活動的過程中實現(xiàn)不同學科的融合。

以《自由落體運動》為例，教師可以通過構(gòu)建物理知識思維導圖的形式引導學生對不同質(zhì)量物體的下落時間以及下落速度進行思考，通過小組探究的形式提出不同的想法。之后再通過小組實驗探究的方式驗證學生的猜想，促進學生科學邏輯思維的形成，提升教學質(zhì)量。

六、 結(jié)語

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

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作者簡介：康錦光，河南省安陽市，河南省安陽市第二中學。