STEM教育与高中物理课堂教学融合的 实践研究

刘润芝 王林

摘  要 基于加德纳的多元智能理论，探讨如何将STEM教育渗透到高中物理课堂教学中，更好地培养全面发展的新一代创新型人才。

关键词 STEM教育;多元智能理论;创新型人才;高中物理

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）20-0065-03

Practical Research on Integration of STEM Education and High School Physics Classroom//LIU Runzhi， WANG Lin

Abstract Based on Gardner's theory of multiple intelligences， this paper discusses how to infiltrate STEM education into high school physics classroom teaching， so as to foster a new generation of inno-

vative talents with all-round development.

Key words STEM education; multiple intelligence theory; innova-tive talents; high school physics

1 STEM教育概述

STEM即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的简写。STEM教育提倡跨学科教育，使用多学科的思维和知识解决实际问题。STEM教育并不是將科学、技术、工程和数学四类学科简单地叠加，而是使它们彼此之间进行有效融合，组成为一个有机的整体，并以真实问题解决为任务驱动，在实践中应用知识、获得知识，培养学生的问题解决能力、复合思维和创新思维[1]。

STEM教育作为一种跨学科的教育理念，将其应用于高中物理课堂教学中，一定要考虑我国高中物理教学现状，合理地应用，不能机械地生搬硬套。STEM教育主要是多学科融合的综合性教育，对于培养创新型人才具有重要意义，其理念符合当前国内中学教育的发展要求，能够培养全面发展的高素质人才。中学教师有责任积极探讨如何将STEM教育与自己的学科教学相结合。

2 我国实行STEM教育的必要性

时代发展的必然要求  STEM教育从美国兴起。我国为了实现伟大的中国梦，在创新驱动发展战略的指导下，积极展开STEM教育探索。国家大力支持STEM教育尝试，制定了中国STEM教育2029创新行动计划。国家深刻认识到创新型人才的重要性，STEM教育正在我国兴起。

STEM教育理念为教育事业带来新的冲击  基于应试教育的重压，学生的学习变成只向分数看齐的常态，他们只有通过高考才能进入理想中的大学。高考采用分数决定制，因此，学校教育只关注学生的考试成绩，学生也只是为了成绩而学习，慢慢地忘却了学习的快乐，脑海中只有不断重复的机械记忆，开始变得厌学。很多学生都只会考试，创新型人才少之又少。我国对高考制度不断进行改革，变成除语数英外，学生根据自己的喜好选择三门科目自由结合。高考制度的改革是推动创新型人才培养的基础。当STEM教育理念出现时，应该反思我国教育到底问题何在，给我国教育事业带来哪些新的冲击。有必要积极探索STEM教育理念，为我国教育注入新的活力。

传统分科式教学的弊端  传统教育把课程按具体学科划分，不可否认，这种分科式教学方式有利于知识组织的条理化、逻辑化和系统化，便于学生吸收掌握。然而，高度分化的课程体系导致学科之间彼此孤立、相互分离，缺乏相互协调与横向联系，不仅不利于对知识体系从部分到整体的理解和把握，更是割裂了教育和真实世界的有机联系[2]。人的发展是一个整体，所接触的事物、生活现象是以整体形式出现的，实际生活中面临的都是整体性问题，认知方式具有整体性的特点。所以，单纯的一门学科知识在实际应用中是很有局限性的。分科式教学存在弊端，有时候会感到所学知识在生活中用不到，便会产生知识无用的想法。整体教学模式主要还是学生被动地接受知识，只注重知识的积累与重复，对于学生探究能力和创新能力的培养欠缺，学生不能真正体验到学习的快乐。

3 多元智能理论内容以及对STEM教育的启示

多元智能理论的内容  多元智能理论是教育学家加德纳于1983年在《智力的结构：多元智力理论》一书中首次提到的，他是在哈佛“零点项目”的基础上反思西方传统智力观点而提出的新型智能理论。该理论认为，人的智能包括语言、逻辑、空间、运动、音乐、人际交往、内省和自然探索等八种智能[3]。

多元智能理论对STEM教育的启示  加德纳的多元智能理论可以很好地应用于STEM教育中。STEM教育强调的是将科学、技术、工程、数学有效地融合，共同完成一个项目。那么在完成一个项目时，将充分利用语言智能来对此项目进行阐述;运用逻辑智能来推理、处理问题;利用空间智能来发挥想象;利用运动智能来促进项目进展;要通过团队协作共同完成一个项目，人际交往能力是必不可少的;一个经常内省的人容易对生活中的事物进行总结、分析，以便下次做得更完美，那么对于一个项目来说，内省智能是很有作用的，它可以促进工作者朝向好的方面发展;创作来源于灵感，人们疲倦时可以放心性情，去听一听音乐，增加活力，从而更好地投入项目研究中;自然探索智能是很关键的一项智能，对于人们的创新很有帮助，只有一个人敢于去尝试、去挑战，去探索新事物，才能推动创新的发展，才符合STEM教育理念。

4 高中物理课堂教学实施STEM教育的困境

学生学习主体性地位的缺失  基于高考的重压，高中生学习物理也只是为了学习知识而学习，常常出现的情况是学生会做题，但不会过多地去思考物理题所反映出的问题与生活的联系。学生学习知识，主要是在教师的指导下被动地接受知识，变成机械地接收教师所教授知识的工具。建构主义强调，知识的获得要自己亲自建构，知识要在自己真实理解之后才能被消化吸收，因此，这种模式不利于实施STEM教育。

教师培养和专业发展的凌乱与空白  师范院校为了培养综合性人才，开设科学教育这一理科综合课程，但主要是以分科的形式进行教授的，包括物理、化学、生物三门科目融合，缺少工程、技术等与STEM密切相关的课程。STEM强调跨学科融合理念，如果对师范生的培养还是按绝对分科的模式，势必将影响他们今后的STEM教学水平。在专业发展方面，国内STEM教师专业发展和培训项目数量偏少，缺少专业的STEM师资培训[4]。

学校实施STEM教学的热情度不高

1）高中学校看中的是升学率，对于物理科目来说不够重视，因为现在大的教育方针实行的是3+3教育模式，物理被作为选考科目，学校相应投入的教育资源就少。

2）学校资金匮乏，不能为学生提供理想的教学环境，而STEM教育对设备、资源的要求非常高。教育工具分为硬件工具和软件工具：硬件工具包括电路板、传感器、3D打印机等设备;软件工具包括可视化编程、概念图、可视化图谱、3D建模工具等。教学资源不仅包括网络平台、微视频、导学手册、练习册等，还包括校内教师、校外专家等资源[3]。而且学校里面具有STEM教育能力的教师又很欠缺，因此实施STEM教学仍需进一步努力。

5 STEM教育与高中物理课堂教学融合的有效策略

发挥学生的主体地位，促进知识和能力的综合培养  无论是在教学还是学习中，STEM教育都强调以学生为主体，由教师指导学生自己设计工程流程，采取多样性的方法解决问题。这些课程环节的设置都基于为学生提供了主动学习的机会，从而让学生体会到真实参与学习所带来的快乐，进而增加学生学习的持续性。STEM教育的课程设置是基于问题、基于工程设计的学习。基于设计的课堂活动可让学生在学习科学与数学知识的同时，开展技术和工程实践的学习。学生通过亲自体验定义问题、建构知识、解决问题和交流讨论，体会学习知识的完整性[5]。学生通过学习特定的与物理有关的科学知识，运用数学和技术，在真实情境中完成一项工程任务，从而更好地理解物理知识，促进知识和能力的综合培养。

加强高中物理教师的知识融合能力  我国的学校教育制度仍然基于学科实施，各科之间分界明确，教师教育延续了这一学科传统。这一特点能加强教师在学科上的专业性，但无法提升教师跨学科的融合能力[6]。高中物理教学要培养创新型人才，教师不能单纯只讲授书本知识。物理来源于生活，是一门探究性学科。教师应该拓展自己的知识广度，这样才能更好地指导学生进行探究性学习。要想真正地学懂物理知识，学生必须有更多的機会参与真情实境的学习中去。对于教师的要求就更高了，只有加强教师的知识融合能力，让教师综合素质提高，在日后的教学中才能培养出创新型的社会主义接班人。

学校加强对STEM教育投入，促进物理教学有效实施  首先，学校要加强对STEM教育的投入，具体做法是购置能促进物理教学的STEM教育设备，只有有了物质保障，才能更好地开展物理教学;其次，与大学进行合作，聘请大学的教师担任导师，让学生在参与特定项目中学习物理知识;最后，学校应经常组织学生参加物理创新大赛，激发学生学习物理的兴趣，培养学生的动手能力与思维能力;让学生经常参观科技馆，通过实体参观激发学生的求知欲，进而使学生发自内心地喜欢上物理，培养出优秀的创新型人才。

6 结语

在新时代背景下必须培养创新型人才，物理这门学科正是培养创新型人才的有力支撑，因此一定要积极探索新形势下的教育发展动态。在STEM教育在我国不断开展的背景下，笔者结合自己的理解，对STEM教育与我国基础教育相融合的问题将行了浅显分析，希望为推动我国教育事业发展做出点滴努力■

参考文献

[1]蔡慧英，顾小清.设计学习技术支持STEM课堂教学的案例分析研究[J].电化教育研究，2016（3）：93-100.

[2]秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017（4）：67-74.

[3]唐瑶.多元智能理论在高中物理教学设计中的应用研究[D].重庆：重庆师范大学，2016.

[4]董泽华.试论我国中小学实施STEM课程的困境与对策[J].全球教育展望，2016，45（12）：36-42.

[5]朱丽娜.STEM教育发展研究与课程实践[D].南京：东南大学，2016.

[6]王新燕，陈晨.美国STEM教师培养的主要经验及其启示[J].上海教育科研，2017（4）：80-83.