A-STEM融入初中物理教学的实验研究

项华徐 孟璇 段婕 胡海军

总体来讲，我国中学物理教学目标经历了从关注讲解概念知识到重视掌握基本知识和基本技能，再到重视实现“三维”目标和学科核心素养的过程。物理学科的核心素养包括物理观念、科学探究、科学思维和科学责任与习惯等四个方面。2019年国务院发布的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》明确了为学生适应社会生活、接受高等教育和未来职业打好基础的目标，标志着我国基础教育改革进入学生核心素养培育的新时代。

传统的物理教学缺少实践性，片面的概念与知识讲授仍然是主流教学现象，尤其是围绕中、高考，学科教师和各类教辅机构更是考什么讲什么，训练的只是答题技巧和熟练程度。

目前，很多面向未来的教育理念越来越受到重视，为学生物理核心素养培育提供了强大的推动力量。其中，STEM教育倡导多学科融合、注重创新精神和实践能力培养，正在掀起新的科学教育改革浪潮。STEM具有如下特征：（1）需要学生真实投入学习情境;（2）基于探究的项目式学习;（3）强调“工程设计”环节;（4）强调跨学科乃至跨界;（5）强調合作与团队工作;（6）强调实际问题解决。由此看出，STEM教育对于提高学生物理核心素养和物理学习兴趣具有重要现实意义。

A-STEM教育与初中物理教学融合策略

STEM教育源于美国，这一教育理念引入中国后，逐渐受到人们关注。我国在尝试本土化STEM教育时，强调“真实情景性”“工程性”“跨学科性”“创新性”“艺术性（Art）”，多采用STEAM的说法。何克抗教授认为，应该将其中的“艺术性（Art）”改为“人文性（Arts）”，邹晓东博士于2016年11月19日提出，应该将“人文性（Arts）”提前，即将STEAM教育改写成A-STEM教育，其中的A不仅表示“人文性（Arts）”，还表示“德育性”，是对中华传统文化的理解和传承，解决培养什么人的问题。项华教授认为，A-STEM教育是在核心素养引领下的STEM教育。

关于A-STEM教育如何融入学科教学，学者进行了许多有益的理论与实践探讨。本文提出了A-STEM教育融入初中物理教学的三种策略：（1）学生制作、开发和创新实物实验手段或者计算手段的教具;（2）准产品或者产品任务驱动的教学内容设计与实施;（3）基于一学期学习内容或者调查实际问题展开A-STEM教学。A-STEM融入初中物理教学模型有两种：其一，PBL1（Problem Based Learning）模式;其二，PBL2（Project Based Learning）模式。

教学实验

（1）实验对象。为了研究A-STEM教育与初中物理教学融合策略的实施条件与效果，选取八年级（6）班学生为实验班，八年级（5）班学生作为对照班，两个班七年级随机分班，且为同一个教师授课，可认为两个班级的初始水平相当。实验时间为一学期。

（2）实验教学内容选取（表1）

（3）测评工具。为了了解A-STEM教育融入初中物理学科教学三种策略实施效果，特编制了《A-STEM融入初中物理教学评价调查问卷》。调查问卷共17题，均采用里克特量表的形式，即学生根据题目描述与自身的符合程度在五个选项中进行选择。问卷分为以下5个调查维度，见表2。

为了解学生学习兴趣变化情况，采用胡象岭、李新乡二人编制的信度和效度较高的物理学习兴趣量表。量表分为学习兴趣水平量表和测谎量表。学习兴趣水平量表由38个陈述句组成，满分38分。测谎量表满分10分，如若学生得分超过或等于5分，则此学生被认为作答不认真，此学生的问卷将被视为废卷处理。

（4）数据采集、分析与讨论

实验结束之后，笔者收集了对照班八年级（5）班和实验班八年级（6）班的物理期末考试成绩，并对数据进行处理，结果见表3。

通过对成绩的横向对比可以发现，实验班的平均分、及格率以及优秀率均高于对照班，说明实验对学生的物理学科成绩起到了一定的促进作用。

各维度下学生对A-STEM教育融入初中物理教学评价如下。

①整体评价维度

学生对此维度题目的作答情况见图1，图中横坐标为调查问卷中相应维度的题目，纵坐标为题目的评价分值。

学生喜欢项目式学习（第11题），能够适应A-STEM教育与初中物理教学融合策略（第14题），也希望能够继续用A-STEM教育与初中物理教学融合策略（第4题），基本不认为给学习带来了负担（第8题），此四项得分分别为4.15、3.95、4.06、2.15。

在课上，思维相比以前更加活跃（第13题），此项得分为3.89;相比以前，也更愿意向老师或同学们提出遇到的问题（第6题），此项得分为3.78。通过这两项可以看出，在课上，通过设置一个一个的问题，学生更愿意思考，也更愿意及时提出遇到的问题。这对及时发现并解决学生的问题是很重要的。通过对知识的探究与应用，学生认为加深了对物理学科内容的理解（第16题），此项得分为4.09，在所有题目得分中也算比较高的，通过课堂观察也印证了这一点。

②其他维度

其他维度对应的问卷题目见表2，学生对这些维度题目的作答情况见图2，图中横坐标为调查问卷中相应维度的题目，纵坐标为题目的评价分值。

物理学科实践能力：从图中可以看出，学生物理学科实践能力的三个方面均得到了提升，针对某一问题进行实验设计的能力得到了一定的提升（第3题），此项得分4.02;基于物理知识进行简单的作品制作的能力得到了一定的提升（第12题），此项得分3.96;解决实际综合问题的能力得到了一定的提升（第7题），此项得分3.88。结合前文的课堂观察，说明学生的物理学科实践能力得到了一定的提升。

小组合作：实验数据表明，学生愿意以小组合作的方式解决问题（第15题），也更愿意在小组合作中表达自己的想法（第10题）。此两项得分分别为3.89、3.84，说明此教学模型下的教学对学生参与小组合作学习起到了一定的作用。

学习意愿：课堂教学向学生展示了如何按照这三种教学策略实施。但是A-STEM教育与初中物理教学融合策略不应只限于课堂，学生应该学会迁移（第9题）。此项得分为4.02，在所有题目中得分很高，说明教学在学生的学习意愿上产生了很大的影响。

③物理学习兴趣调查问卷分析

为了比较实验班和对照班在不同的教学实施之后物理学习兴趣的变化，笔者对实验班和对照班物理学习兴趣前后测问卷进行了平均分与标准差数據分析，见表4。其中为了更客观地进行比较，笔者定义了“平均分增益”。在本研究中，平均分增益=（后测平均分-前测平均分）/前测平均分×100%。

对实验班和对照班物理学习兴趣前测数据利用SPSS软件进行了独立样本T检验。两个班前测数据的方差差异不显著，因为Sig.值为0.860>0.05，方差齐性，均值差异不显著，因为Sig.值为0.149>0.05。此结果表明，在进行教学之前，实验班和对照班的物理学习兴趣水平没有显著性差异。对实验班和对照班物理学习兴趣后测数据利用SPSS软件进行了独立样本T检验，两个班后测数据的方差差异不显著，因为Sig.值为0.531>0.05，方差齐性，但是均值差异显著，因为Sig.值为0.000<0.05。此结果表明，在进行教学之后，实验班和对照班的物理学习兴趣水平具有显著性差异。

分析表明，A-STEM教育与初中物理教学融合策略能够提高学生物理学习兴趣。

结  论

本文提出了A-STEM教育与初中物理教学融合的三种策略：（1）学生制作、开发和创新实物实验手段或者计算手段的教具;（2）准产品或者产品任务驱动的教学内容设计与实施;（3）基于一学期学习内容或者调查实际问题展开A-STEM教学。

教学实验表明，A-STEM教育融入初中物理的教学策略能够实现下列教学效果：（1）对学生的物理学科成绩有一定的促进作用;（2）物理学科实践能力得到增强;（3）对物理学科内容的理解得到加深;（4）合作学习能力得到一定程度的提高;（5）物理学习兴趣得到提高;（6）学生的信息素养得到提高，即有提高数字化工具探究的意识和数字化工具技能;（7）能够显著提高学生的物理学习兴趣水平。

参考文献

项华. 信息技术与中学物理教学整合[M]. 北京： 北京师范大学出版社，2013： 13-15.

项华，毛澄洁，熊晓燕. 从物理学科教育走向STEAM融合教育——中学物理教学创新之道[J]. 中小学数字化教学，2017（3）： 6-9.

叶兆宁，杨元魁. 集成式STEM教育： 破解综合能力培养难题[J]. 人民教育，2015（17）： 62-66.