STEM教育理念在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用

王德貴

摘要：在高中學(xué)科教學(xué)中，找到一個(gè)成熟的思想進(jìn)行教學(xué)，無(wú)論是在提高教學(xué)效果，還是對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)來(lái)講，都是非常重要的。特別需要注意的是，一個(gè)好的教學(xué)理念具備兩點(diǎn)特點(diǎn)：一是永恒性，也就是這個(gè)教學(xué)理念可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)指導(dǎo)教學(xué);二是時(shí)代性，也就是這個(gè)教學(xué)理念可以在特別的時(shí)代下展現(xiàn)出一定的價(jià)值。文章主要是對(duì)STEM教育理念在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探究，希望能給教育者提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：STEM教育理念;學(xué)科教學(xué);應(yīng)用

STEM教育理念是一個(gè)非常先進(jìn)的教育理念。根據(jù)調(diào)研結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，起源于美國(guó)的“科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)”理念最先出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)，是為了滿足工業(yè)社會(huì)對(duì)勞動(dòng)力的需求以及二戰(zhàn)后美國(guó)教育的思想，STEM教育理念推動(dòng)了美國(guó)教學(xué)的變革，為美國(guó)培養(yǎng)了大量科技創(chuàng)新方面的人才。中國(guó)教育特別是現(xiàn)代教育，有著寬容的胸懷，一直都在緊跟世界教育理念的變革。因此，STEM教育理念出現(xiàn)后，收到了我們國(guó)家學(xué)者的關(guān)注，并與國(guó)內(nèi)教學(xué)產(chǎn)生緊密的關(guān)聯(lián)。在高中學(xué)科教學(xué)中，STEM教育理念的運(yùn)用，有著自身的發(fā)展空間。

一、STEM教育理念與高中學(xué)科關(guān)系分析

首先需要注意的是：STEM教育理念與高中學(xué)科存在怎樣的關(guān)聯(lián)？只有弄清楚二者存在的關(guān)聯(lián)，STEM教育理念才能在教學(xué)中展現(xiàn)出價(jià)值。那么，STEM教育理念與高中學(xué)科教學(xué)存在怎樣的聯(lián)系呢？學(xué)者可以從以下幾方面進(jìn)行探究：

一是STEM教育理念為教學(xué)提供了全新的角度。長(zhǎng)久以來(lái)高中學(xué)科教學(xué)都處在應(yīng)試教育中，特別是在課程進(jìn)行變革時(shí)，應(yīng)試教育愈演愈烈，這與社會(huì)發(fā)現(xiàn)存在一定的聯(lián)系，其實(shí)也與教師的教學(xué)角度存在關(guān)聯(lián)。教師在教學(xué)的過(guò)程中思考得更多的是考試，因此，會(huì)運(yùn)用應(yīng)試形態(tài)給學(xué)生講授知識(shí)。將STEM教育理念運(yùn)用到課程中，可以從科學(xué)、技術(shù)、工程與學(xué)科方面進(jìn)行教學(xué)，這是全新的教學(xué)視角，教師會(huì)找到全新的教學(xué)思路，并在課程中形成STEM教學(xué)主線。

二是STEM教育理念豐富了高中學(xué)科的內(nèi)涵。正如上文所說(shuō)，在應(yīng)試教育下的學(xué)科教育，主要任務(wù)就是讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決遇到的問(wèn)題，這樣并沒(méi)有展現(xiàn)出學(xué)科教學(xué)的意義，也就不能展現(xiàn)出學(xué)科教學(xué)的內(nèi)涵。STEM教育理念不僅包含學(xué)科知識(shí)，還涉及到科學(xué)、技術(shù)、工程等方面的知識(shí)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中就可以對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行加工，完善對(duì)知識(shí)的理解，看透學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)。

三是STEM教育理念構(gòu)建系統(tǒng)的高中學(xué)科教學(xué)體系。高考是一種評(píng)價(jià)，為教師教學(xué)提供了方向，在平常的教學(xué)中，教師也需要找到教學(xué)的方向以及教育理念。STEM教育理念就可以為教師教學(xué)提供方向，教師可以從科學(xué)、技術(shù)、工程等方面認(rèn)識(shí)學(xué)科。

二、STEM教育理念在學(xué)科物理教學(xué)中的應(yīng)用

（一）創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境，在課堂導(dǎo)入中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

課堂導(dǎo)入在課程中是非常重要的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，有效課堂導(dǎo)入可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍物理課堂環(huán)境，另外也會(huì)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決物理問(wèn)題。將STEM教育理念運(yùn)用到物理知識(shí)的講授中，可以在課堂導(dǎo)入部分創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行有效探究。在物理知識(shí)導(dǎo)入過(guò)程中，為了提高物理教學(xué)情境的效果，應(yīng)該充分考量學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)以及具體的物理知識(shí)進(jìn)行科學(xué)恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)入，創(chuàng)設(shè)適宜的物理情境，啟發(fā)學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題。

比如，教師在給學(xué)生講授“摩擦力”相關(guān)的知識(shí)時(shí)，在課堂導(dǎo)入部分不直接導(dǎo)入摩擦力這個(gè)定義，而是先創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境啟迪學(xué)生的智慧，讓學(xué)生思考：我們?cè)诘孛嫔闲凶卟蝗菀谆?，而在冰面上容易滑倒，為什么？學(xué)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深層次探究，得出結(jié)論。一些學(xué)生回答：“鞋底與地面之間存在的摩擦力較大、而冰面上摩擦力較小?！贬槍?duì)學(xué)生的思路，可以讓學(xué)生分享一些生活中其他與摩擦力相關(guān)的例子，在此基礎(chǔ)上引出摩擦力相關(guān)的定義。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)摩擦力實(shí)例進(jìn)行分類(lèi)處理，借助自主探究的形式得到摩擦力一共有兩種，分別是滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力。為了開(kāi)發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，可以運(yùn)用多媒體的方式給學(xué)生播放在冰面上行走時(shí)滑倒的視頻，啟迪學(xué)生對(duì)相關(guān)物理問(wèn)題進(jìn)行思考，像“怎樣才能減小摩擦力或者增大摩擦力”“摩擦力大小與什么因素存在聯(lián)系”創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境可以開(kāi)發(fā)學(xué)生的物理思維，還可以完善學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的理解。

（二）組織學(xué)生合作分析，在問(wèn)題分析中指導(dǎo)學(xué)生探究

從STEM教育理念中就可以看出，怎樣在物理課程中融入核心素養(yǎng)是一個(gè)核心目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，需要科學(xué)合理的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施。因此，在物理知識(shí)的講授中，教師可以組織學(xué)生借助合作學(xué)習(xí)的方式探究物理問(wèn)題，并在探究物理問(wèn)題的過(guò)程中開(kāi)發(fā)學(xué)生的思維，提升發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的技能，從而形成學(xué)科核心素養(yǎng)。

比如，教師可以讓學(xué)生一起探究“摩擦力大小的影響因素”，并且在指導(dǎo)學(xué)生探究的環(huán)節(jié)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想。比如，一些高中生覺(jué)得接觸面粗糙情況會(huì)影響摩擦力大小;一些學(xué)生會(huì)覺(jué)得接觸面尺寸或者大小會(huì)影響摩擦力大小;還有的學(xué)生認(rèn)為物理和接觸面之間的壓力也會(huì)影響摩擦力的大小。針對(duì)學(xué)生給出的結(jié)論，可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并最終借助實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。為了減小學(xué)生論證探究的難度，可以讓學(xué)生自己控制變量，將不同探究小組做出的實(shí)驗(yàn)放到一起進(jìn)行對(duì)照，像第一個(gè)探究小組可以分析實(shí)驗(yàn)彼此之間形成對(duì)照組，像第一小組研究的就是同一個(gè)物體在不同粗糙接觸面下承受的摩擦力，第二個(gè)小組是分析重量存在差異的物體在相同的粗糙接觸面下的摩擦力，第三個(gè)小組是分析同一個(gè)重量物體在不同接觸面尺寸下的摩擦力，運(yùn)用合作分析實(shí)驗(yàn)的形式可以提升學(xué)生探究并解決問(wèn)題的技能，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）指導(dǎo)學(xué)生相互合作，在合作互動(dòng)中延伸學(xué)生分析角度

從STEM教育理念中可以得到，核心教育思想表現(xiàn)在整合問(wèn)題上，涉及到整合學(xué)生思想與知識(shí)兩個(gè)角度。在學(xué)生合作探究的過(guò)程中，不同學(xué)習(xí)小組得出的答案以及最初設(shè)計(jì)的方案是不同的，這與學(xué)生的理解知識(shí)與思維認(rèn)知技能存在一定的聯(lián)系。針對(duì)學(xué)生在探究問(wèn)題的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不同，教師可以在給學(xué)生講授物理知識(shí)時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的交流互動(dòng)，讓學(xué)生在分享的環(huán)節(jié)中找到自己的分析角度，并整合自己得到的答案。

比如，在指導(dǎo)學(xué)生共同探究時(shí)，不同的學(xué)習(xí)小組會(huì)經(jīng)歷不同的分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，也會(huì)得到不同的結(jié)論。這個(gè)時(shí)候應(yīng)該考量到不同的小組經(jīng)歷了不同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，可以運(yùn)用STEM教育理念對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合，提升學(xué)生的綜合能力，還要注重嘉慶小組之間的交流互動(dòng)，讓學(xué)生在交流的過(guò)程中得到學(xué)習(xí)心得以及實(shí)驗(yàn)分析的環(huán)節(jié)構(gòu)建完整的知識(shí)體系，完善對(duì)自己思維的認(rèn)知，最終全方位得到摩擦力大小的影響因素。在小組之間進(jìn)行交流互動(dòng)的環(huán)節(jié)中，一些學(xué)生提出了這樣的問(wèn)題：因?yàn)槟Σ亮Ψ殖闪遂o摩擦力與動(dòng)摩擦力，影響這兩種摩擦力大小的因素是什么？教師就可以讓學(xué)生運(yùn)用自己的生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探究，并不是直接給出問(wèn)題的結(jié)論，這樣才能不斷提升學(xué)生探究并解決問(wèn)題的技能。同時(shí)，教師還可以根據(jù)摩擦力在實(shí)際生活中的運(yùn)用，讓學(xué)生思考“平常生活中的摩擦力是有害的還是有益的，為什么？”這樣可以讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，并不斷提升綜合實(shí)踐技能。

結(jié)語(yǔ)：總之，STEM教育理念滿足學(xué)科核心素養(yǎng)下的高中物理課程的核心教學(xué)思想，也是可以構(gòu)建物理課堂的一種方式。在高中物理課堂的構(gòu)建中融入STEM教育理念，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有效的教學(xué)情景，在課堂導(dǎo)入時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，加強(qiáng)學(xué)生之間的交流互動(dòng)，從而不斷提升學(xué)生的綜合能力。

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