基于STEAM教育的初中物理教学实践

苏贡国

[摘要]新课改以来，随着学习理论和学习科学研究的不断深入，广大教师对新教学方法研究的热情高涨。STEAM教育是基于核心概念，整合学科知识，对物理知识原理进行教学的方法。STEAM教育中的设计型学习与物理科学探究学习有着本质的区别。文章以《绚丽多彩的音乐》的教学设计为例，探讨STEAM教育中的“6E设计型学习模式”，望有效发展学生思维，提升学生的科学素养。

[关键词]STEAM教育;科学探究;教学设计

[中图分类号]

G633.7

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020） 23-0044-04

STEAM教育是始于美国的教育理念与方法论。“STEAM”一词缘起于“STEM”教育，指的是科学（S）、技术（T）、工程（E）、数学（M）相融合的教育。STEM教育活动偏向于工科，缺乏艺术性，更缺乏文化素养及美学教育。美国知名教育学者格雷特-亞力克教授（ Georgette Yakman）及其团队，提出在STEM教育的基础上加入艺术（Art），以提高STEM教育活动的趣味性，增强学生对教育活动的兴趣，便产生了“STEAM”教育。

《义务教育物理课程标准（2011年版）》提出“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式”。新课标倡导探究式教学模式，旨在摈除传统的以教师为中心、以课程内容为目的的讲授式教学模式，注重开发学生智力，发展学生创新思维，培养学生自主学习能力和创新能力，形成新的以学生为中心、以科学素养为目标的体验式、实践式的教学方式[1]。STEAM教育强调在综合项目中，经过学生的动手实践、独立思考，设计出作品或解决问题，促进学生的学习兴趣。学生在项目学习过程中获得科学、技术、工程、艺术和数学方面的综合知识、思维方法及能力，用跨学科的意识思考问题，并会用学到的综合知识解决实际问题，提高学生动手实践和解决问题的能力。

一、STEAM设计型学习模式与物理学科的科学探究

东南大学叶兆宁教授在对STEM教育进行研究时指出“STEM教育是四个领域之间的关联及有目的、有方法、有系统的融合”[2]。他将STEM教育归为基于问题、基于设计及基于项目的三个类别教学方式。美国技术与工程教育学会基于STEAM教育，结合了“科学探究”的思维和“工程设计”的实践，提出的“6E设计型学习模式”，让学生洞察真实情境中的问题，整合跨学科知识，为整合性课程开发提供了精准的课程教学流程[3]。图1为“6E设计型学习模式”的简要说明及关系：

图2是粤教沪科版八年级上册《1.4尝试科学探究》教材中物理科学探究的七个步骤。对比STEAM教育的“6E设计型学习模式”，发现：

1.知识传授的侧重点有差异。科学探究侧重一个具体问题，是对研究问题的验证，科学探究引导学生经历物理规律的探究过程，强化探究数据的判断意识，从数据信息中归纳出已有的物理规律，这是一种知识的验证过程，这种验证过程强化了学生对现有结论的记忆，探究过程中为学生提供的创造性思维空间是有限的。STEAM教育是五个学科的融合教育，STEAM教育的“6E设计型学习模式”是融合教育中的对物理相关知识的提炼与加工，是社会技术问题的物理知识应用，思考解决的问题更加全面，提取的物理知识更加实用。

2.知识获取的方式有差异。物理学科中的实验探究是现有物理规律或结论的再证明，学生用相同实验证明已有结论。STEAM教育的“6E设计型学习模式”综合各学科，指导学生制造或创造产品，开拓学生的创新思维，增强学生的学习乐趣，提升学生的动手能力[4]。例如温度计，课标要求是：①了解温度计的原理，②会用常见温度计测量温度。课标在培育学生思维方面没有开拓性设计，也没有针对性的动手操作。采用设计型STEAM教育学习模式，引导学生制作温度计，测量温度，形成扎实的知识范畴。制作温度计需要各学科融合，材料选取、制作涉及工程技术知识，零摄氏度选取涉及科学知识，温度标注涉及数学知识，温度计形状涉及艺术知识。

3.探究工具的选择不同。物理科学探究的器材是经过论证的教学仪器，为学生实验提供便利，节省时间。例如用弹簧测力计测量力，课堂探究的重点是工具的使用，而非工具的原理及工具所涉及的知识。而设计型STEAM教育学习模式中，教师重在指导学生设计器材，使学生掌握物理概念和规律，积淀物理学习方法。例如，在杠杆平衡条件的学习中，学生的学习从杆秤的制作开始，研究杆秤原理，再到杠杆平衡知识，这样既实现杠杆平衡条件知识的学习，又强化综合学科知识，在学习的过程中培养了学生的探究能力。

4.探宛兴趣的持续程度不同。物理中的科学探究包含七个要素，活动目标比较单一，结论的指向性强，活动的探疑效果降低，导致学生很难保持探究的热情。例如在探究光的反射规律、平面镜成像、光的折射规律等光学知识时，活动步骤已经设计好，学生只需要按照教材的探究步骤操作，即可得到相应规律，完成学习任务。采用设计型STEAM教育学习模式，其中作品的制作具有挑战性，设计的作品随知识变化，实施过程中遇到问题的种类也会多种多样，学生在解决问题的过程中完成知识的积累。

二、《绚丽多彩的音乐》的教学设计

STEAM教育作为一种培养未来综合性人才的教育模式，是我国初中物理教学的重要补充，为初中物理教学拓宽了渠道，增添了活力。STEAM教育的实施最终要以课程形式呈现出来，现以粤教沪科版八年级上册《2.2我们怎样区分声音》及《2.3我们怎样区分声音（续）》两节课为例，设计基于STEAM教育的设计型教学设计（见表1）。

三、结束语

随着理论和科学研究的不断深入，STEAM教育的设计型学习模式在整合学科知识、探索物理原理、发展学生知识方面提供了方向，设计型学习模式的实施与培养学生物理学科核心素养是统一的。在物理教学过程中，可以将更多的课程知识进行STEAM教学设计，将物理知识的学习发展到跨学科的知识融合，将零散、孤立的知识进行有机结合，让STEAM教育服务于学生，服务于教学，提升学生的综合能力。

[参考文献]

[1]史颜君.基于STEAM理念的初中物理课程设计研究[Dl.桂林：广西师范大学，2017.

[2]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.

[3]杨珍珂，贾伟尧，基于STEAM教育理念的初中物理课程创新与案例设计[Jl.物理教学探讨，2018（3）：21-22+24.

[4]傅骞，刘鹏飞.从验证到创造：中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育，2016（4）：71-78+105.

（责任编辑 易志毅）