譚宇斌 張照滔

科學探究能力是一種具有復雜結構的高層次模型，也是高中物理核心素養的重要成分，而在物理課堂中如何有效培養學生的科學探究能力卻尚無定論。本研究在“常見電路的元器件”教學中，引入能有效培養學生科學技術工程素養的STEM教學6E模式，與傳統高中物理課程相結合，以“自制交通信號燈”為課程主線，嘗試挖掘出培養學生科學探究能力的有效方式。

一、STEM教育與科學探究

在STEM教育于中國蓬勃發展的2017年，教育部頒布了《普通高中物理課程標準》，其中，物理觀念、科學思維、科學探究作為物理學科核心素養的四大重要成分，登上了物理教育界的舞臺。其中，科學探究能力作為上一次課改已被提及的重要素養，其范式、流程都得到了新的變革。現有研究表明，學生的科學探究能力是一種具有復雜結構的高層次模型，科學探究能力的培養不能簡單化、程序化。因此，如何培養學生的科學探究能力成了物理教學的熱點。

筆者認為，STEM教育因其對學生科學素養、工程素養的有效性被引入國內科學教育，而物理教學中科學探究能力的發展往往伴隨著學生科學素養、動手實驗能力的提升。因此，兩者具有一定的相關性。同時，學生的科學探究能力的發展常常是在“真實情境下的自主實驗”中產生的，而STEM教育則往往需要“讓學生自主設計并完成工程解決問題”。因此，本研究嘗試將STEM教育融入高中物理教學中，以探究通過STEM教育對學生科學探究能力進行培養的可行性。

二、基于STEM教育理念的高中物理科學探究能力培養實踐

1.STEM教育的模式

STEM所包含的四種素養并不是孤立的，而是需要多素養綜合培養的，因此衍生出多種教學模式，其中STEM教學的主流教學模式是基于問題的學習模式（PBL，Problem-Based Learning）和6E教學模式，即：參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）、評估（Evaluate），是美國國際技術與工程教育學會從馬里蘭州教育部整合的“5E”教學模式演變而來。

由于本模式結合了物理學科中“科學探究”的思維模式與“工程設計”的動手能力，能讓學生在真實的情境中感知問題，并依靠自己整合各學科知識，主動學習相關理論知識，通過實踐解決實際問題，提升學生探究能力。因此，它是綜合發展學生STEM素養的有效教學模式，也是本研究選用的融入物理教學中的首選模式。

2.基于STEM教育的“6E”模式物理課堂教學設計

基于粵教版必修第三冊第四章第一節“常見電路的元器件”的教學內容，以自制交通信號燈為例，按照“6E教學模式”進行課堂教學設計（見上表）。

三、結語

STEM教育并不是架空于基礎學科教學外的“亭臺樓閣”，它是可以貫穿于學科教學中的一種能綜合提高學生學科核心素養的教學理念和教學模式，更是引導學生自主學習、科學探究的一種可行手段。將STEM教育融入物理課程之中，能夠有效提高學生的科學素養，同時也為傳統高中物理課堂增添一抹不一樣的色彩。但是我們應當注意，強調STEM教育并不等同于否認傳統科學課程，STEM教育與傳統科學課程不應是相互取代的關系，應當是相輔相成，因地制宜的關系。

責任編輯 王思靜