基于STEM教育理念的物理教學實踐研究

俞芳實

摘要：STEM教育理念是一種具有跨學科整合特性的教育理念，與物理教學的融合能夠促使物理學科發生變革，也能夠培養學生的創新意識和綜合應用能力。高中物理教學中融入STEM教育理念是大勢所趨，符合現代社會發展規律，也能夠有效改善高中物理課堂的教學氛圍。本文從STEM教育理念入手，分析并探討STEM教育理念在高中物理教學中的具體應用和實踐。

關鍵詞：高中物理;STEM教育;教學實踐 中圖分類號：A ?文獻標識碼：A ?文章編號：（2021）-23-130

引言

傳統灌輸式教學模式雖然能夠快速培養大量的勞動型人才，但在培養創新型人才、高技能人才方面存在較大問題。當學生將更多的時間用于記憶、重復解題時，很難體會到學習的樂趣，不利于培養學生的探索能力、創新能力。STEM教育理念是一種跨學科整合型教學理念，將原本孤立、割裂的各學科重新串聯起來，將課程與生活串聯起來，有利于學生的知識深入理解和遷移應用。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念起源于美國，最初是指“科學、數學、工程和技術教育集成”，在大學教育中應用，意在增強美國的科技實力[1]。隨著時代的發展，STEM教育理念開始逐漸從大學教育向高中、中小學輻射，參與集成的學科也不僅限于科學、數學、工程和技術四個領域。自進入21世紀以來，我國的教育改革不斷深化，教育的綜合實踐成為改革的重點和難點，如何培養學生的創新精神和探究意識成為教育領域研究的熱點。STEM教育理念作為一種能夠培養學生創新意識和綜合應用能力的新教育理念，開始被我國教育領域重視。STEM教育模式包含任務分析、項目設計、過程樹立、學習資源獲取、設計評價量化表等數個階段，目的在于訓練學生的探究意識、創新精神、跨學科應用知識能力，培養學生的工程思維。

二、STEM教育理念在高中物理教學中的應用設計和實踐

（一）篩選適合應用STEM教育理念的內容

STEM教育理念強調科學、數學、工程、技術之間的跨學科整合，想要在高中物理教學中應用STEM教育理念，教師需要做好教學內容的篩選。適合應用STEM的教育內容有三個特點，首先是能夠融合STEM領域的知識，其次是趣味性，最后是實踐性。能夠滿足以上三個特點的教育內容主要有兩類，第一類是關于科學原理的實驗探究，從原本的按照步驟進行實驗轉化為從問題出發設計實驗、完成實驗、獲取實驗成果;第二類是關于科學知識的應用和延伸，引導學生進行知識的遷移應用，鞏固學生對物理知識的認識和理解。

（二）設計教學情境引出問題或任務

STEM教育理念的應用需要具體的教學情境，讓學生圍繞具體的任務或問題開展分析和探討，應用自己所掌握的跨學科知識，培養學生的綜合應用能力和創新精神。比如：在有關熱學的部分中，教師可以設計高溫下汽車輪胎爆裂導致側翻的具體事故，引導學生思考汽車上的輪胎高溫報警如何工作來避免此類交通事故。學生可以從了解當前汽車上所應用的輪胎溫度傳感器入手，根據傳感器的原理設計高溫報警裝置，繪制傳感器的電路圖，利用學校物理實驗室的材料和工具連接電路圖，并親自動手嘗試傳感器的工作范圍和報警精度。這樣具體的教學情境能夠有效引起學生的學習熱情，讓學生全身心投入到相關內容的學習當中來，提高高中物理課堂教學效果。

（三）分組討論問題進行活動

STEM教育開展中，教師可以引導學生結成小組，以小組形式開展學習活動，共同完成對任務、問題的解決，提高活動效率和質量。以輪胎溫度傳感器為例，小組中有學生負責通過互聯網來獲取輪胎溫度傳感器的作用、設計、元器件等相關信息，有學生負責利用物理實驗室內容設計電路圖，有學生負責搜集可用的工具和材料，有學生負責連接電路并進行實驗，有學生負責記錄實驗數據、過程和現象。小組學生之間的思維碰撞、攜手合作是STEM教育中非常重要的一個組成，是刺激學生創新思維、知識遷移應用的關鍵。在小組活動中，教師要做好監督和組織者的工作，鼓勵學生進行小組活動，共同解決發現的問題，而不是橫加干擾影響學生思路。

（四）做好STEM教育課堂評價

與傳統課堂教學模式不同，STEM教育觀念下的課堂以學生為主，解決問題、完成課題任務的過程十分重要。也因此，傳統重結果的課堂評價方式并不適用于STEM教育模式，教師需要將過程評價融合進傳統結果評價當中去，形成更全面的課堂評價機制。首先，教師對學生在課堂上的聽課、問答、小組討論、組內實操等環節中的表現應做好相應評價，這些評價結果是STEM過程評價的重要組成。如果學生在小組討論和組內實操時參與積極性匱乏，貢獻頗少，即使他所在小組的成績斐然，該學生的過程+結果評價等級也應當相應下調。其次，教師應組織學生對自己的學習過程制作活動記錄單，詳細提出的問題、設計的方案、設計的圖紙、動手實操的情況、實驗收獲等內容，并由學生對自己的學習活動進行自評[2]。教師可以定期抽取學生的活動記錄單，針對學生活動過程、自評結果留下指導意見，促進學生的學習和成長。

結束語

實踐出真知。學生在課堂上、課本上學到再多的知識，都只是紙上談兵。學生只有真正將所學知識應用到實踐當中去，真正在應用中感受困難、突破障礙、獲得成功，才能夠真正掌握知識的要點，獲得學習的樂趣和體驗感。

參考文獻

[1]張偉鋒. 基于STEM教育理念的高中物理教學設計與實踐研究[D].華中師范大學，2020.

[2]尹慶豐. 基于STEM教育理念的高中物理教學實踐研究——以“傳感器的應用實驗”為例[J]. 物理教師，2018，39（08）：24-26+31.

本文系2019年度泉州市基礎教育課程教學研究立項課題《基于STEM教育理念的物理教學實踐研究》QJYKT2019-110研究成果