Steam教育理念的中學(xué)物理5E課堂的構(gòu)建

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

【關(guān)鍵詞】STEAM教育理念；中學(xué)物理；5E課堂

5E課堂教學(xué)脫胎于探究式教學(xué)，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(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、小組協(xié)作狀態(tài)等，能夠及時反饋課堂教學(xué)的不足。5E教學(xué)能更細節(jié)化地踐行STEAM教育理念。

一、5E課堂教學(xué)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(xué)科之間進行深度融合，強調(diào)了學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生能切身體會開展物理探究學(xué)習(xí)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(xué)生主動開展探索，教師不能憑主觀意愿干擾學(xué)生開展實驗，要起到引導(dǎo)和協(xié)助的作用。因此，為確保學(xué)生能在課堂中獲得良好的體驗，在構(gòu)建中學(xué)物理5E課堂教學(xué)時要以學(xué)生為主導(dǎo)，教師要從旁引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，充分調(diào)動學(xué)生探究物理問題的積極性，賦予學(xué)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(xué)必不可少的重點。只有當(dāng)學(xué)生能在物理探究的過程中找到學(xué)習(xí)的趣味性，才能讓其不斷地進行深度探索。學(xué)習(xí)層面的趣味性一般由兩個層面進行體現(xiàn)：一是學(xué)習(xí)內(nèi)容足夠吸引學(xué)生，新奇的物理現(xiàn)象、有趣的物理實驗都能讓學(xué)生對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生更大的興趣。二是成就感。在日常學(xué)習(xí)中之所以有部分學(xué)生會出現(xiàn)偏科現(xiàn)象，就是因為學(xué)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(xué)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(xué)物理5E課堂教學(xué)的構(gòu)建，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上必須讓學(xué)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(xué)習(xí)是5E探究式教學(xué)模式的核心。所以在構(gòu)建5E課堂教學(xué)時必須注重教學(xué)的協(xié)作性。簡而言之就是所涉及的教學(xué)內(nèi)容及探究項目任務(wù)都必須讓學(xué)生以團隊形式進行探究學(xué)習(xí)，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(xué)評價和學(xué)生的水平考查時，也應(yīng)該充分考慮學(xué)生的個人表現(xiàn)及團隊表現(xiàn)，讓學(xué)生能重視與團隊之間的默契配合，讓協(xié)作學(xué)習(xí)成為課堂教學(xué)的常態(tài)。

（四）跨學(xué)科性

跨學(xué)科性是基于STEAM教育理念構(gòu)建中學(xué)物理5E課堂教學(xué)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(xué)生產(chǎn)生靈活的遷移思維，不會被學(xué)科知識的表象所限制，能積極地將自己所學(xué)習(xí)的知識與其他的學(xué)科進行相互融合，通過觸類旁通的方式加深對該學(xué)科知識的理解，能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，鼓勵學(xué)生從多個角度思考物理知識。

二、中學(xué)物理5E課堂教學(xué)構(gòu)建策略

5E課堂教學(xué)構(gòu)建的核心是解決問題，從而能使學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)物理5E課堂教學(xué)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(xué)物理5E課堂教學(xué)的首要環(huán)節(jié)，讓學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(dāng)中常見的靜電現(xiàn)象進行導(dǎo)入。教師可以先用問題引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)習(xí)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(dāng)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(xué)素材，如在學(xué)習(xí)《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(xué)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(xué)的核心是解決問題，并鼓勵學(xué)生進行相互協(xié)作，以協(xié)作學(xué)習(xí)共同開展探究。這樣的課堂教學(xué)模式既能營造良好的物理探究氛圍，又能讓學(xué)生互相激勵和共同進步，能讓學(xué)生針對物理探究的學(xué)習(xí)熱情持續(xù)更長的時間。

在引導(dǎo)學(xué)生組建項目小組時，教師要注重教學(xué)的藝術(shù)性，在分配小組時，既需要考慮學(xué)生能力之間的均衡，又需要考慮學(xué)生的心理特性。在初始分配小組時，教師可以按照學(xué)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(xué)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(xué)生的水平，還需要考慮到學(xué)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(xué)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(xué)物理5E課堂教學(xué)內(nèi)容開發(fā)都應(yīng)以探究實驗為主，鼓勵學(xué)生能以實踐探究的方式驗證自己所學(xué)習(xí)的物理知識。考慮到當(dāng)前部分中學(xué)軟硬件不足，不能滿足自由開放實驗室和讓學(xué)生個人開展實踐探究的需求。因此針對學(xué)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(xué)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(xué)生使用實驗室進行實驗。

開放實驗室使用是構(gòu)建中學(xué)物理5E課堂教學(xué)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(xué)生端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，珍惜每一次在實驗室開展物理實踐的機會，讓學(xué)生在進行物理探究時，能感受到嚴肅的學(xué)術(shù)研究氛圍，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生的思維建構(gòu)，所以強調(diào)跨學(xué)科知識統(tǒng)整的重要性，旨在讓學(xué)生能從多個角度去思考問題。因此在構(gòu)建中學(xué)物理5E課堂教學(xué)時教師應(yīng)有意地進行多學(xué)科知識的相互融合，并鼓勵學(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散思考：電路就一定是金屬導(dǎo)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(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)生深刻地理解電流與導(dǎo)體之間的聯(lián)系。

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

（五）采用綜合評價，反饋教學(xué)不足

中學(xué)物理5E課堂教學(xué)的構(gòu)建改革了傳統(tǒng)物理教學(xué)對學(xué)生的評價體系。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中學(xué)生能體現(xiàn)自身能力的就是考試成績，教師能觀察學(xué)生整體表現(xiàn)的途徑有限，因此在傳統(tǒng)的評價體系當(dāng)中是以學(xué)生的考試成績?yōu)橹鳌６?E課堂教學(xué)中是以學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)為取向的探究式教學(xué)模式，其在課堂教學(xué)中能充分展現(xiàn)學(xué)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(xué)評價模式，才能對學(xué)生當(dāng)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(xué)生的整體表現(xiàn)給出評價，包括以教師為主體、以學(xué)生為主體，以及以學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)特長及不足，最后再給予有效的教學(xué)建議，幫助學(xué)生找到適合自己進行物理學(xué)習(xí)的方法。

此外，教師還要積極采納學(xué)生針對課堂教學(xué)的意見，根據(jù)收集信息找出課堂教學(xué)的不足，與學(xué)生進行積極的交流討論，營造自由交流和諧討論的學(xué)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(xué)模式。

三、結(jié)束語

綜上所述，基于STEAM教育理念的中學(xué)物理5E課堂教學(xué)的構(gòu)建核心方向在于給予學(xué)生深度探究物理現(xiàn)象的動力和平臺，讓學(xué)生在解決問題的過程中整合所學(xué)習(xí)的物理知識和實驗技巧，然后通過梳理總結(jié)，找出自己學(xué)習(xí)物理的正確方式，培養(yǎng)學(xué)生的物理探究學(xué)習(xí)思維。這一教學(xué)模式能有效地改善以往中學(xué)物理整體教學(xué)過于散亂、方向模糊的現(xiàn)狀，能引領(lǐng)學(xué)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(xué)物理教學(xué)中的融合與作用[J].中學(xué)科技，2023-07-05.

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