譚宇斌 張照滔

科學探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次模型，也是高中物理核心素養(yǎng)的重要成分，而在物理課堂中如何有效培養(yǎng)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(yǎng)學生科學技術(shù)工程素養(yǎng)的STEM教學6E模式，與傳統(tǒng)高中物理課程相結(jié)合，以“自制交通信號燈”為課程主線，嘗試挖掘出培養(yǎng)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(fā)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(yǎng)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(yǎng)，其范式、流程都得到了新的變革?，F(xiàn)有研究表明，學生的科學探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次模型，科學探究能力的培養(yǎng)不能簡單化、程序化。因此，如何培養(yǎng)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(yǎng)、工程素養(yǎng)的有效性被引入國內(nèi)科學教育，而物理教學中科學探究能力的發(fā)展往往伴隨著學生科學素養(yǎng)、動手實驗?zāi)芰Φ奶嵘?。因此，兩者具有一定的相關(guān)性。同時，學生的科學探究能力的發(fā)展常常是在“真實情境下的自主實驗”中產(chǎn)生的，而STEM教育則往往需要“讓學生自主設(shè)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(yǎng)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(yǎng)實踐

1.STEM教育的模式

STEM所包含的四種素養(yǎng)并不是孤立的，而是需要多素養(yǎng)綜合培養(yǎng)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(shù)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(jié)合了物理學科中“科學探究”的思維模式與“工程設(shè)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(guān)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(fā)展學生STEM素養(yǎng)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(shè)計

基于粵教版必修第三冊第四章第一節(jié)“常見電路的元器件”的教學內(nèi)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(shè)計（見上表）。

三、結(jié)語

STEM教育并不是架空于基礎(chǔ)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(yǎng)的教學理念和教學模式，更是引導(dǎo)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(yǎng)，同時也為傳統(tǒng)高中物理課堂增添一抹不一樣的色彩。但是我們應(yīng)當注意，強調(diào)STEM教育并不等同于否認傳統(tǒng)科學課程，STEM教育與傳統(tǒng)科學課程不應(yīng)是相互取代的關(guān)系，應(yīng)當是相輔相成，因地制宜的關(guān)系。

責任編輯 王思靜