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STEAM教育特点及其对高中物理教学的启示

2019-11-29

活力 2019年11期
关键词:高中物理过程能力

(沈阳市外国语学校,沈阳 110005)

我们正在经历着一个从电气化时代过度到人工智能时代的时期,时代的变迁会伴随着人的生活方式、思维方式和生产活动等方面的变化。与此同时,时代对学生的知识和能力的要求也会有所变化。这就要求教师的教学也要跟随时代步伐,与时俱进。作为不可或缺的传统学科,高中物理的教学活动应该怎样创新,才能够更加完美的迎接人工智能时代为我们带来的挑战?

一、STEAM教育简介

STEAM教育是建立在STEM教育的基础上,由美国弗吉尼亚理工大学的Yakman学者首次提出,STEAM教育是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)和艺术(Arts)五方面学科英文首字母的缩写,是一项先进的全球性的教育理念,旨在培养学生掌握跨学科的系统性思维方式,并将其内化成自身的解决综合类问题的能力、创新能力及协作学习的能力。

STEAM教育理念提出之后并未得到足够的重视,直至21世纪初,为加强人才储备,确保科技和经济等方面的领先地位,美国及欧洲各国开始大规模研究并推行STEAM教育,并取得了一定的成果。综合各国对STEAM教育的阐述,其具有以下几方面的特征:第一,它是一种面向未来的教育;第二,它注重各学科领域的整合及重构;第三,它强调学生的实践能力和创新能力的培养。

二、STEAM教育的特点

(一)STEAM的教育目标是培养学生的综合素养

STEAM教育中体现出来的综合素养包涵三个方面:一是教学内容上的综合;二是教育形式上的综合;三是评价方式上的综合。

从内容上看,STEAM教育是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)和艺术(Arts),这五个领域的综合。而且,这种综合性不是简单的拼凑和叠加,而是围绕一个生活实际中的一个问题或者一个主题进行教学,这种教学过程中需要多种科学技术作为支撑,在这种综合的项目中进行整合学习。在这样一种环境下学习使学生提升STEAM综合素养。例如在工程技术类课程的教学中,需要综合数学、科学、技术及艺术等多方面的知识及能力。

从形式上看,STEAM教育可以采用问题解决的教学方式,问题可以是生活中的实际问题;可以是某一项目中的问题;也可以是设想中的问题。也可以采用情境教学的方式。在这种复杂问题解决的过程中能够培养学生多种能力,如思考和综合解决问题的能力、探索学习的能力、创新能力、实践能力等。

从评价方式上看,STEAM教育也在朝着综合和系统的方向逐步迈进。STEAM教育的评价体系要求能够衡量学生对重要概念和规律的理解和应用能力,同时还要衡量学生在未来生活和学习过程中解决综合类问题的能力和创新能力。与此同时,STEAM教育还鼓励学生参与PISA和TIMSS等国际评价。

从课程内容上看,与分学科的课程不同,STEAM的课程设置也体现了综合性。综合各国STEAM课程设置的方式,大致分为以下两类:一类是直接用STEAM课程取代传统分科的课程体系,每一阶段的课程以一个项目取代,在综合解决项目中学习相关知识、能力等。另一类是在分学科学习之后设置综合类项目的STEAM课程,将其作为一种后设课程。

(二)STEAM教育的学习过程体现了探究性

STEAM课程设计是以具体问题、项目等为依托,将数学、科学、技术等综合应用到问题或项目中去。因此,STEAM课程的学习过程就是探究问题和解决问题的过程。在STEAM教育中教学过程主要包含以下几个方面:第一,发现问题。这里的问题可以是教师设定好的,也可以是学生实际遇到的。第二,提出假设并设计解决方案。很多问题的解决过程都不是一蹴而就的,这就需要在教学过程中引导学生建立解决问题的实施方案,和推行方案中的一些基本假设。这一过程也是科学研究必不可少的。第三,科学证明或实施方案。在这个过程中,需要学生通过观察、实验等方式收集证据,并通过科学实验和严密的逻辑证明等方式对证据进行整理、分析和证实。第四,得出结论或评价实施的方案。第五,反思过程并分享交流。

(三)STEAM教育的教学过程关注学生的自主性和互助性

美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)对学生进行调查分析,结果显示学生在STEAM 教育的成果体现出的性别差异源于兴趣而非学生的天赋。后现代课程观的代表人物之一的多尔也指出课程的设置要使每一个个体通过与其他人和环境的交流中形成自我感。而STEAM课程的设置能够充分关注学生的学习兴趣,激发学生的学习动机,并重视学生在学习过程中的参与度。同时,STEAM教育的课堂教学是一种师生、同学间的互动合作学习的过程。在对一个问题或项目进行研究学习的过程中学生可能会出现不同的分工,担当不同的角色,进行合作学习,在这个过程中共同学习、成长。

三、STEAM教育对高中物理教学的启示

(一)高中物理教学需要适应时代的需求

智能时代的到来为物理教学提出了新的挑战,教学也应适应时代的发展。而STEAM教育不但为科学教育指明了改革的方向,并且提供了一些具体操作的模式。相对于传统教学模式基于项目或问题的课程设置和教学方式更能激发学生潜在的学习兴趣,也更能培养学生的各方面技能,促进学生科学素养的提高。

(二)高中物理教学更应注重学生主动探究能力的培养

STEAM教育关注学生的兴趣和创造能力,STEAM教学过程是一种探究式教学过程,二探究式教学也是科学研究的常规方式。因此,在高中物理教学过程中注重学生的主动探究符合认知规律。因此,在物理教学过程中,我们应充分利用探究的教学方式,来激发学生的主观能动性。STEAM中的很多课程项目都可以应用于高中物理教学过程,为教学提供更丰富的素材,完善我们的教学活动。非常重视对学生好奇心的激发和创造力的培养。

(三)高中物理教学应注重跨学科重构,培养学生的综合能力

为了提高学生应用所学知识解决实际问题的能力,培养学生的科学素养,高中物理教学不能仅局限在物理知识和能力本身,而应在物理学的基础上进行多学科的融合学习。而STEAM教育为我们的教学提供了很好的途径,它的问题都是基于真实的情景和项目,需要学生综合应用所学知识和技能来完成。比如,调查生活区水污染情况这个项目,可能运用到的知识有物理、化学、通用技术和生物等各种知识和技能。所以,在高中物理教学中,破除学科本位思想,建立跨学科重构教学理念,更能提升学生解决生活实际问题和创造能力。

(四)高中物理学习过程应关注师生的互动合作

人作为社会活动的主体,不可能脱离社会,因此教学活动不应该只是教师的单方向传授和学生的单方向接受,而且进入智能时代,学生获取信息的渠道变得更加丰富和便捷。这也是学生自主和合作学习成为必要的前提。STEAM教育作为一种交互式学习,为我们提供了很好的案例。因此,高中物理课堂教学,我们应关注学生的参与,尽可能为学生创造合作学习的环境,充分发挥学生在学习中的主观能动性。

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