STEM教育现状分析与中学物理教学应用模式的研究

王小风 刘景世 高珊珊

【摘 要】在提倡科学技术创新的时代背景下，培养具有综合素质的创新人才已成为我国教育重要的内容，而STEM教育是提升综合国力的有效手段。本文对我国的STEM教育现状进行了分析，进而对基于STEM教育理念的中学物理教学应用模式进行了研究。

【关键词】STEM教育;中学物理教学;应用模式

教育创新是实现综合国力提升的重要方式。随着当前教育的改革，STEM教育也在如火如荼地进行着各种探索与尝试。本文根据STEM教育的现状，论述了实施STEM教育的必要性、困境与对策，并就中学物理教学进行“STEM化”的应用进行了研究，以期能对中学物理教学工作起指导作用。

1   STEM教育概述

STEM教育融合了科学、技术、工程、数学四门学科知识，是指联系现实生活，借助现代信息技术，经过团队协作，解决实际问题，达到培养团队精神和实践创新能力的目的[1]。STEM教育作为跨学科融合的综合性教育，对于培养新型人才具有重要意义，其教育思想符合当前我国中学物理教学的要求。STEM教育理念对中学生及教师均提出了更高的要求，所以研究如何将STEM教育与中学物理教学相融合显得尤为重要。

2   实施STEM教育的必要性

首先，实施STEM教育是社会发展的必然要求。综合国力的竞争实质是科技创新的竞争，而实现科技创新突破的手段之一是教育，而STEM教育理念符合当下我国发展的要求[2]。其次，传统分科式教学的弊端促进了STEM教育的发展。分科式教学分化了知识结构体系，孤立了学科间的关联，割裂了教育与生活的联系，而STEM教育能很好地避免此类问题的产生。最后，STEM教育可以提高学生的综合素养。现行教育体制下，评价学生是否优秀的标准主要是考试成绩，学生被动学习，丧失了主观能动性。STEM教育则注重过程，强调参与度，能让学生更愿意主动接触新事物、尝试新想法，并在实践中进行学习。

3   实施STEM教育的困境与对策

首先，STEM教育理念未能深入人心。长期以来，许多人有着“学好数理化走遍天下都不怕”的观念，严重阻碍了STEM教育的推进。要改变这种观念，教育部门应建立STEM教育宣传网站，或在热门的社交平台适当植入宣传广告;在学校图书馆、教室等的学习园地专栏展示STEM教学案例;设置STEM分管部门，定期开展教育教学问卷调查，改进STEM教学方法。其次，STEM教育缺乏一套完整的理论体系及实践模式。有的学校把STEM教育课程教材编写作为工作重点，这俨然成为学校一种预设的教学目标，与STEM教育理念大相径庭。学校应与时俱进、全面落实STEM教育工作，基于STEM教育理念，结合学校和社会发展的特点，开发STEM课程及校本教材;同时还要进行校企联合，邀请一些专家学者定期开展讲座，并让学生进行实地操作。最后，STEM师资力量匮乏。我国的STEM教育起步较晚，相关教师的数量及专业能力不足，有的学校由物理或化学等教师教授STEM课程，违背了STEM教育的初衷。学校应该组织具有STEM教育背景的教师进行深度合作及针对性的培训，从而加快STEM教育的发展;教育部门应该支持高等院校开设STEM教育专业，为STEM教育提供专业的师资储备。

4   基于STEM教育的中学物理教学应用模式

根據STEM教育理念的特点，本研究设计了一个STEM教育的中学物理教学应用模式，如图1所示，具体包括教学目标、教学内容、教学项目、教学活动和教学评价五个循环过程。

4.1  教学目标

在信息技术高度发达的今天，中学物理的STEM教育要立足于新课改的要求，全面落实STEM教育理念，使学生能够从现实生活中发现物理问题，并结合相关信息技术手段，综合运用科学、技术、工程和数学等学科知识，自主参与设计，协作完成科学实验的探究;要让学生体验物理学习的乐趣，掌握物理原理及科学探究的一般方法与过程，激发自身的创新潜能。

4.2  教学内容

教学内容是整个STEM教育的关键一环，承接着教学目标，决定着教学项目的执行、教学活动的组织和教学评价的设计等环节。STEM教学内容源于生活并服务于生活，可以工程设计为主线，设计融科学、技术、工程和数学等学科知识的实际问题，让学生主动思考，利用跨学科知识，与同伴协同解决问题。

在教学目标的指引下，学生的兴趣和认知水平都是影响教学内容选取的重要因素。物理教学内容更多是生活中常见的物理现象，都是基础知识的延伸和深化，但还是以物理知识为主。与传统的物理教学相比，STEM教育更加注重学生的学习乐趣与学习过程，教学内容更具真实性、综合性和灵活性，更注重培养学生的综合素养。

4.3  教学项目

教学内容确定好之后，就要将其付诸实际行动，转化为可以实际操作的STEM教学项目，也就是把教学内容转化为现实生活中真实的、有趣的STEM实践项目，即具体的物理教学任务的设计。设计物理教学项目需以实际问题为出发点、以学生为基础，要让学生带着问题进行协作、探究，通过动手操作、逐项逐步地解决实际问题。

4.4  教学活动

教学活动是体现STEM教育理念实践性的重要一环。要强调以学生为主体以及学习的过程性和结果的开放性，要根据教学目标、教学内容和教学项目等精心设计教学活动，让学生在教学活动中掌握物理知识，在探索过程中培养科学素养。中学物理是一门贴近生活的学科，其学习以实验为主，知识逻辑及结构体系简洁明了。设计STEM教学活动时，还需要把握物理学科的特点和知识层次间的关系。

4.5  教学评价

STEM教学评价应该以STEM物理教学的实践过程评价为主、教学结果评价为辅，并采用多样化的评价方式。可以请不同的专业人士针对STEM物理教学过程的不同阶段进行评价，主要是对学生的知识水平、实践操作能力、创新能力等进行真实客观的评价。

当前我国对STEM教育理论的研究与实践仍不足，开展STEM教育还存在许多挑战，为顺利推进教育体制的深化改革，必须要借鉴国外先进的STEM教育经验，积极探索符合本国的STEM教育之路，进一步研究和完善STEM教育实施体系。

【参考文献】

[1]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）.

[2]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）.

【作者简介】

王小风（1991～），女，陕西西安人，宝鸡文理学院学科教学（物理）2019级在读研究生，研究方向：中学物理教学。

【通讯作者】

刘景世（1971～），男，陕西杨凌人，教授，硕士。研究方向：物理教学论研究。

高珊珊（1989～），女，陕西宝鸡人，宝鸡文理学院学科教学（物理）2019级在读研究生。研究方向：中学物理教学。