張巧

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能和信息化將導致全球性的人才需求發(fā)生改變。自STEAM教育理念在美國被提出以來，STEAM教育被多個國家認可并使用，并為諸多國家的發(fā)展培養(yǎng)了一大批綜合型人才，成為全球教育發(fā)展的趨勢。高中階段物理學科對培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用，在高中物理中滲透STEAM教育理念是新時代、新課標下的個人、國家的發(fā)展需要。文章以新課標為指導，結(jié)合高中生物理學習現(xiàn)狀，構(gòu)建了STEAM理念下的高中物理任務導向教學模式，著力探究一線教師教學的新思路。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；高中物理；教學模式

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1673-8918（2023）13-0137-04

一、 高中生物理學習現(xiàn)狀

（一）理論課學習情況

學生對概念知識掌握情況較好，但限于識記，對知識的理解和實踐應用能力較差。

在傳統(tǒng)物理課堂中，基于教師較高的教學能力和學生整體良好的素養(yǎng)，學生對概念知識部分的內(nèi)容掌握很好。除了基本的物理觀念和物理規(guī)律外，很多對解題很有幫助的歸納總結(jié)性質(zhì)的知識也是信手拈來。但是，對知識本身的物理意義，或者該知識在生產(chǎn)生活中的運用、該物理規(guī)律如何影響我們的生活、我們該如何在具體生活情境、實際任務中去運用該規(guī)律，這些理解和實踐性的部分學生的掌握情況較差。紙上的物理簡單清楚，但是實際生活中的物質(zhì)運動情況復雜，學生在書本上、習題上的知識點和現(xiàn)實生活中的情境中間還有很長的路要走?；赟TEAM教育理念的任務導向教學模式，強調(diào)學生在真實的情境中，利用所學知識去解決實際問題。通過對STEAM課堂的探索，學生的知識運用能力能得到進一步提升。

（二）實驗課學習情況

學生對實驗課操作情況較好但是探索創(chuàng)新、交流能力較差。

在傳統(tǒng)物理實驗課上，教師一般花一節(jié)課四分之一到三分之一的時間講解實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄與處理、誤差分析、實驗注意事項等，相當于一節(jié)課被安排得“明明白白”，先用什么儀器，進行什么操作；再怎么樣操作，最后進行什么樣的數(shù)據(jù)處理，大致應該得出什么樣的結(jié)論。學生的動手能力、合作探究能力有一定的提升，但是探究能力、創(chuàng)新能力和發(fā)散思維都被禁錮了?？v然學生在傳統(tǒng)實驗課上操作情況較好，但是學生的科學素養(yǎng)并沒有得到很好的提升，只是為了動手而動手，為了鞏固知識而動手。STEAM理念下的任務導向模式，學生自主設計、操作、合作交流，學生的自主探究能力、創(chuàng)新能力和發(fā)散思維等能得到較好的提升，對平時的課堂是很好的補充。

（三）STEAM教育理念下的物理課堂能彌補傳統(tǒng)課堂的不足

STEAM教育理念下的高中物理課堂打破了學科壁壘，強調(diào)學科融合，鍛煉學生解決實際問題的能力?，F(xiàn)在的教學形式是分科教學，該形式容易割裂學科與學科之間、學科與問題之間的聯(lián)系，喪失了生活中實際情境的真實性、完整性和可探究性。STEAM課堂中，教師不只盯著某一個學科完成教學目標，而是為了解決實際的問題、設計實際的項目，不得不運用多種學科知識與技能來解決問題、完成目標。譬如，可以設計STEAM任務：制作“學校沙盤”，該任務需要掌握數(shù)學里面的三視圖知識、物理里面的摩擦力知識、工程技術(shù)里面的切割、雕刻、噴漆技術(shù)，并能通過藝術(shù)性的講解展示學校沙盤的設計理念與意義。又如，表面張力是物理書上的內(nèi)容，可以用分子間作用力闡釋其原因。但是換個角度也與化學中的化學鍵有關(guān)。所以基于STEAM教育理念的高中物理任務導向教學模式打破了學科之間的壁壘，通過學科融合去深化理解、解決實際問題。正是基于以上特點，在課堂評價環(huán)節(jié)學生對STEAM課堂教學效果給予了高度認可，并且都希望可以繼續(xù)實施STEAM教育理念下的課堂教學，積極開展STEAM教育活動。筆者認為STEAM理念下的高中物理課堂對傳統(tǒng)物理課堂是很好的補充，能彌補當前教學的不足，優(yōu)化課堂教學，提升教學質(zhì)量。

二、 STEAM教育理念下高中物理任務導向教學模式

任務導向教學強調(diào)：學習者關(guān)注點是真正的任務，而非某方面的知識或主題。課堂學習任務需要團結(jié)小組所有成員的力量，基于互相信任、互相尊重的前提，通過“辯”“商”，表達、聆聽，不同的觀點、意見在相互碰撞中交融，激蕩，創(chuàng)新，在完成任務中不斷促進個體和集體的成長。杜威認為，人類聯(lián)合的每一種方式，其長遠意義在于對改革經(jīng)驗的素質(zhì)作出貢獻。任務導向式的學習型課堂主要特點有：一是高度尊重學生，全面依靠學生，把學生當作課堂真正的主人；二是以學生的學習而不是以知識的邏輯起點為教學的起點，以任務為起點，STEAM課堂通過打破學科疆域，引導學生在完成任務的過程中實現(xiàn)能力的增長。

2017年修訂的《普通高中物理課程標準》進一步明確了普通高中教育定位，即進一步提升學生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)。因此，在課堂實施前及實施過程中，任務內(nèi)容的構(gòu)思與設置十分重要。STEAM課堂任務內(nèi)容的選取應以普通高中物理課程標準為指導方向，根據(jù)物理學習具體的學科內(nèi)容，結(jié)合學生實際學情，以此為依據(jù)進行任務內(nèi)容的確定。再具體到任務取材上，應該結(jié)合物理學前沿科技、學生日常實際生活中的點滴以及時下的時事熱點。STEAM課堂任務內(nèi)容的確定直接影響決定了STEAM任務的完成過程。在學生進行探究過程中，任務的完成過程中應體現(xiàn)出STEAM的綜合性，即學科融合的特點，結(jié)合實際生活場景的情境性和自主設計性。最終通過任務的完成實現(xiàn)物理知識的學習與鞏固、個人能力的發(fā)展與培養(yǎng)、學科核心素養(yǎng)的提升。而教師通過對學生的STEAM任務完成過程進行觀察、總結(jié)與評價，又能反過來對任務進行改進與優(yōu)化。具體思路如圖1所示：

物理學作為一門基礎自然科學，所研究的物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運動規(guī)律能夠很好地在高中物理課堂中與工程、技術(shù)、藝術(shù)結(jié)合，體現(xiàn)STEAM跨學科融合性的教育理念。同時，物理學所使用的實驗手段和思維方法為STEAM教育理念下的任務設計提供了可能，也為學生對任務的完成提供了能力基礎。同時，物理學不僅帶動了科學和技術(shù)的發(fā)展，也推動了文化、經(jīng)濟和社會的發(fā)展。在貼近生活和時事前沿的STEAM任務設計過程中，學生積極探索的興趣與熱情被激發(fā)，為終身發(fā)展、形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎。

基于STEAM教育理念的任務導向教學模式強調(diào)在任務的設置與完成過程中滲透STEAM教育理念。2017年修訂版的《普通高中物理課程標準》強調(diào)：讓學生體驗科學探究過程，增強科學研究方法，培養(yǎng)和增強創(chuàng)新意識和實踐能力。在STEAM理念下高中物理課堂的任務完成過程中，學生角色由以往的聆聽者、記錄者、練習者的被動角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥脑O計者、操作者、評價者；教師也由講授者的主要角色變?yōu)槿蝿盏囊龑д摺f(xié)助者和任務評價者。體現(xiàn)了以生為本的設計理念，體現(xiàn)了學科素養(yǎng)為先的設計意圖（如圖2）。

基于STEAM教育理念以及相關(guān)的6E教學模式、PBL、做中學教育、任務導向?qū)W習等理論啟發(fā)，學習結(jié)果分類的角度可以將STEAM教育區(qū)分為科學探究取向和作品開發(fā)取向。結(jié)合《普通高中物理課程標準》和具體的高中物理可操作的課堂和學習內(nèi)容，筆者設計了以任務為核心的兩種教學子模式。

第一，以模仿為核心的教學模式（如圖3）。在該模式下，教師的任務主要是構(gòu)建情境，對學生的活動進行幫助、引導。學生進入情境、理解模型后，通過觀察、實踐、模仿制作，完成STEAM教學任務，形成科學觀念、科學思維、科學態(tài)度，最后進行評價與反饋。該模式適用于難度較大的實驗探究課，學生難以從零開始生成具體的設計思路、規(guī)律邏輯。所以為了完成任務，學生的設計性在該模式下被適度弱化，學生通過教師的引導進入情境，在教師布置任務之后，基于教師提供的器材，在某個既定的大框架下面完成自己的實際操作。所以本模式適用于規(guī)律探究類型的課，包括力學規(guī)律、電學規(guī)律等。

第二，以設計為核心的教學模式。在該模式下，學生的主體性得到充分發(fā)揮，教師在該模式下只是輔助作用，教師的身份是引導者、協(xié)助者和評價者，教師強調(diào)對學生的活動進行幫助、引導。教師不需要像初次任務一樣創(chuàng)設情境，只需要發(fā)布具體任務，讓學生根據(jù)已經(jīng)建成的知識數(shù)據(jù)庫進行知識搜索、模型構(gòu)建、小組討論、形成作品、交流改進、完成并進行展示，通過完成STEAM教學任務，形成科學觀念、科學思維、科學態(tài)度，最后進行評價與反饋。考慮到高中物理課堂時間有限，需要在一定時間內(nèi)完成教學任務，所以筆者在該模式下又分成了兩種有細微差距的子模式——漸進任務和升級任務。漸進任務中，教師在課堂開始還是創(chuàng)設情境、解釋所要完成的任務，學生通過教師提供工具、組織引導從而在情境下進行方案設計和實際操作，有別于初級任務，教師并不提供既定的模仿范本，學生的思維可以自由發(fā)散，相當于“情境領(lǐng)進門，設計看個人”。最后學生通過自主設計完成“漸進任務”。而這一類任務的典型特點就是一節(jié)課并不由某一個任務組成，教師可以根據(jù)教學目標自行安排許多細小的任務，學生逐個完成任務，最終完成本節(jié)課的大任務（如圖4）。第二類就是升級任務。相對以模仿為核心的初級任務，在升級任務中，學生的自主性、發(fā)展性，課堂的設計性、情境性、開放性進一步得到重視與體現(xiàn)。教師在該過程中只是作為發(fā)布任務、限定范疇的啟發(fā)引導者。在課堂開始，教師發(fā)布任務，任務內(nèi)容全部由學生自主設計完成，沒有呆板的主線牽引，學生根據(jù)教師的要求充分自主發(fā)揮，根據(jù)自己的需要選擇教師提供的工具，超出范圍的也可以申請。所以，學生最終充分體會到“做學習的主人”。該模式適用于物理原理規(guī)律的運用課，結(jié)合數(shù)學思維、工程思維、藝術(shù)審美等多元素，最終模型構(gòu)建、小組討論、形成作品、交流改進、完成并進行展示（如圖5）。

三、 結(jié)語

在高考的大背景下，學生在傳統(tǒng)概念課存在的學生對知識的理解不深刻和不會應用的問題以及傳統(tǒng)實驗課學生只會按部就班操作、缺乏發(fā)散思維和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的問題在STEAM課堂里都能在一定程度上得到改善與解決?；赟TEAM教育理念的任務導向教學模式讓學生在情境中學習，在設計中提升，在交流中進步，并與工程、技術(shù)、數(shù)學、藝術(shù)相結(jié)合，打破學科壁壘，深化知識理解，強化動手能力，對學生學科核心素養(yǎng)提升起到至關(guān)重要的作用。

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