有关高中物理教学中渗透STEM教育的思考

董莉

在全球竞争逐渐上升的大环境下，培养具有核心竞争力的人是当今社会最需要的人才，而在我国学科教育的大环境下，作为科学的重要组成部分——物理，也存在着亟待解决的问题，将STEM教育与高中物理教育融合，也成为了新课改背景下的教学思路之一，象征着学科教育开始注重学科之间的关系.将科学教育、技术教育、工程教育、数学教育与高中物理教育相交错，在高中物理教学中渗透STEM教育，为探索物理单科教育向综合化教育的新模式和新思路，激发国内学者对STEM教育在课程实践中提出更多的思考与研究.

高中物理是普通高中渗透科学教育的一门重要基础课程，高中物理教学是帮助学生学习基本的物理知识与技能，体验科学研究的过程与方法，进而树立正确的情感态度价值观，为未来职业以及生活打下坚实的基础.高中物理教学并不仅仅是将已有的知识传授给学生，而是让学生通过经历科学探究的过程，感悟科学探究的精神，并且将知识能够回归到实际生活当中，甚至会举一反三，完成知识的意义建构.而传统的物理教学在以考试评价的唯一标准下，更注重知识概念、定理定义的记忆和解题方法，使得学生缺乏综合素养，缺乏知识的结构性，所学物理知识与社会生活脱节，导致学生失去学习物理兴趣，甚至会问“学这些知识有什么用？我以后会用到它吗？”久而久之对于物理的学习就会出现为了更好地解物理题而学习物理的恶性循环，更严重的甚至会使学生产生厌学心理.也就导致无论是在教科书、辅导资料中，还是教师教学过程中呈现在学生面前的例题和习题，除极少数的思考题属于实际应用的情境问题外，其他几乎均属于抽象问题，即便有些题中涉及到当前科技发展以及现代生活时，在“考试”“分数”这样的高压下，学生还是会忽略题目背后传达的意义.从而学生会感到物理这一门学科太枯燥、太抽象，并感受到物理与自身发展以及周围的生活环境没有什么相关，和当前科技发展联系不多.近年来，STEM教育走入人们的视野，STEM教育包含四个学科：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）.2007年，Rider-Bertrand 提出“STEM教育是有目的地整合各学科的教学和学习方法，学生将从中发现并获得能在学术和现实背景中可以运用的概念、能力以及科学、技术、工程和数学思维等，以提高在21世纪的全球竞争力”.

1STEM教育研究的现状分析

通过对文献的检索发现，国外对STEM教育的研究虽然缺少行动的课程理论，但是从实践的角度对有关STEM教育的内容进行了广泛的研究.受到较多关注的是整合STEM学科的综合教育的研究，高校联合教育机构以及社会组织开展了大量的整合STEM学科的项目研究，包括对教学策略的研究、课程资源和项目的开发.总体来看，STEM教育是进行综合教育的一种实践探索，STEM教育已渗透到基础教育.通过与国外的研究对比，国内研究者对STEM教育的研究主要集中在内涵介绍、产生原因剖析、解读报告等方面，对K-12阶段的STEM课程的研究不够具体，现有的研究只是介绍性的突出了国外各部门对于STEM教育所做出的努力，针对STEM教育的理论研究和实践探索还较为缺乏.在实践方面有学者探索了STEM视野下信息技术的理论和实践，也有学者基于中学课程，甚至是基于某一课程渗透STEM教育，但在具体落实STEM教育教学实践还很少.当把STEM教育追溯到高中教育中，而在高中以分科教学为主的大背景下，在分科教学中渗透STEM教育，而如何根据这一一时难以改变现象来渗透STEM教育，这需要社会、政府、学校、教师、研究者的一起努力.

2中学物理教育渗透STEM教育之利

叶兆宁、杨元魁在《集成式STEM教育 ：破解综合能力培养难题》一文中指出，STEM教育综合了科学、技术、工程与数学等学科，具有跨学科、跨领域的特点.科学研究在于认识世界、解释自然界的客观规律，主要解决自然现象“是什么”和“为什么”的问题 ；工程与技术则是在尊重自然规律的基础上，改造世界，满足人类社会发展需求，回答社会实践中“做什么”“怎么做”的问题 ；数学则是科学、工程和技术发展必不可少的工具.随着 STEM 教育的发展，“集成式STEM”（Integrated STEM）的概念逐渐明晰.“集成”强调四个领域之间的关联及有目的、有方法、有系统的融合.科学与工程问题是课程的主线，通过其创造出一个多维的空间，从而为学生提供一系列具有一定程度关联性的学习经历.而学习的目的在于通过探究科学现象和解决实际问题达成认识和技能的发展.数学和技术既是研究中必不可少的工具，也是重要的学习内容，恰当的教学设计可以使四个领域的学习相互促进、协调发展.在K-12阶段，由于工程教育并不完全独立，科学教育就成为实践STEM的重要阵地.

因此，在我国分科教育的大背景下，高中物理作为STEM教育中科学（Science）重要组成部分，将STEM教育融入高中物理教学内容中，通过在高中物理课程内容重新整合教学计划，在教学过程中渗透物理学史、渗透基于物理学的技术应用、注重数学运算、联系物理学前沿动态以及现代技术等方式，对教学内容进行适当重组和扩展，引导学生将物理与科学、技术、工程及数学进行整合，成为提高学生的综合素养的一个选择.本文对STEM教育渗透中学物理教育之优分为个人与国家两个层面进行论述.2.1个人层面

STEM培养人才的标准不再是传统的知识取向，而是具有综合STEM素养、创新意识、实践能力的全方面人才.通过在高中物理教学中渗透STEM教育，不仅能提高学生对STEM领域内容的兴趣和参与度，增进了对STEM领域内容的认识和理解，培养了其综合分析问题的能力和有效解决问题的能力，同时，也提高了学生在STEM领域的学习成就，推进了对STEM领域职业的追求，为高中学生在之后的职业教育、高等教育提供了更多的可能性，也能在学习情境中提升学生的设计能力、合作能力、实践创新能力等.STEM教育也可增强学生的未来就业竞争力，使学生在社会经济迅速发展的环境中，更有生存能力.

2.2国家层面

STEM教育的提出是在美国拥有的科技人力资源在全球所占比例逐渐减少，而对于亚洲国家日益增长的经济背景下的科学技术的逐步提升，同时，在美国进步教育评价测试（NAEP）以及国际学生评估项目（PISA）中，美国中小学测评数据堪忧，使得美国在这样的压迫感下，提出STEM教育且意在用STEM教育来增强国家竞争力， 也可看出实施STEM 教育被认为是增加国家经济竞争力的重要手段.而作为亚洲大國的中国科技人力资源能力建设相对落后科学与工程教育的国家体系尚未健全，在普通中小学教育层面上除了科学和数学教育尚仍有不容乐观的一席之地，工程和技术的教育根本未进课堂.这应当引起人们严重的关注和深思.让

STEM教育走入中国，可以为国家培养和造就科学家、技术人员等人才，增强本国的全球竞争力. 同时，让学生对STEM相关职业感兴趣从而为我国科技创新贡献人才.

3总结

随着社会的不断发展，在全球大环境下，在新课程不断改革路上，我们需要不断的审视自己，教育要培养什么样的人才，什么样的人才是当今社会最需要的人才，而当前种种现象也表明我们的高中物理教学存在着一个严重的问题：高中物理与现代科学、技术、工程、数学严重脱轨.因此，改变当下的高中物理教学现状，小到渗透在每一个知识的选择、教学方式的改变，大到需要联系整个社会的发展以及发动社会的帮助与支持.STEM教育走入基础教育，将STEM教育与高中物理教育融合，也成为了新课改背景下的教学思路之一.STEM教育的出现转变了传统的认识和思维习惯，引导人们重新思考了科学、技术、工程和数学的内涵，以及他们之间存在的关系.象征着学科教育不再局限于学科本身， 而是注重学科之间的关系.将科学教育、技术教育、工程教育、数学教育与高中物理教育相交错，在高中物理教学中渗透STEM教育.在新课改的背景下，鼓励学生通过合作和交流的形式进行科学探究和设计，突出实验和实践在物理教学中的应用，突出物理知识在社会生活中的重要价值，把学生的学习和社会发展的趋势有机的结合，开发课程资源，重新整合和设计教学内容.为探索物理单科教育向综合化教育的新模式和新思路，激发国内学者对STEM教育在课程实践中提出更多的思考与研究.