刘喜珊 梁健华

【摘要】 物理学科的特点和STEM教育理念有很多相似之处，融合STEM理论的科学学习，能有效的使学生达到新课标所制定的目标。STEM 教育倡导多学科融合，基于真实问题情景下的跨学科项目式学习，其理念对于我国初中物理教育创新能力的培养具有重要启发意义。本论文论述三种在初中物理教学嵌入STEM课程的实施策略，第一，先研发合适的STEM课程;第二，在物理课堂中，创设新情境，设置任务驱动的STEM“科学体验课”;第三，课外时间，利用物理社团，嵌入STEM项目式学习;第四，借助学校科技活动节或年级比赛，嵌入STEM项目活动比赛。在摸索和实践中，得到一些效果，同时也有一些不足。

【关键词】初中物理教学   STEM课程   实施策略

【中图分类号】G633.7

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）29-157-02

教育部2012年修订的《义务教育物理课程标准》，它倡导探究式的学习，强调科学与实际，科学与社会的联系。课程标准指出，本课程的价值是让学生在形成物理学核心素养的同时，能够在面对或解决现实生活中的某些问题，能用科学的知识观点，思路和方法。

初中物理学科中，有“实验”“想想做做”“想想议议”“STS”“动手动脑学物理”等环节，学生在学习的过程中，首先，要主动参与学习的过程，既要参与动手活动，也积极的融入到动脑的环节中;其次，完成工程学的任务或探究类学习，加深学生对物理学概念的理解和提升应用知识的能力;最后在实践活动中，要适当的融入跨学科的知识和技能，特别是在实践教学中，对科学技术工程和数进行整合，适应在学习中的要求。

STEM是科学、技术、工程和数学的英文缩写。STEM教育倡导跨学科教育，依靠多种学科的思维，去解决和实际相关的问题，依靠真实问题的解决为任务驱动，让学生能够在实践中运用知识，获得知识。培养学生的问题解决能力，复合思维和创新思维。融合STEM理论的科学学习，能有效的使学生达到新课标所制定的目标。STEM 教育倡导多学科融合，基于真实问题情景下的跨学科项目式学习，其理念对于我国初中物理教育创新能力的培养具有重要启发意义。

综上所述，可见在初中物理学科中嵌入实施STEM课程具有一定的意义。下面介绍如何在初中物理学科中嵌入STEM课程。

一、研发合适可以到嵌入物理学科的STEM课程

国内近几年才开始逐渐重视STEM教育，很多地区和学校都处于摸索和实践的过程，没有现有的成熟的通用教材，具体到融入初中物理学科可以实施的STEM课程就更少。因此需要研发合适学校实行的STEM课程。而基于实际物理教学中，由于课时量的限制，要单独实施STEM课程的时间也有限，所以我们可以有效地利用我们的教育教学资源，设计符合自己学校特色的和初中物理学科特点的STEM课程，设计一些能嵌入在平时物理教学中的STEM课程。

设计STEM课程，我们秉承下面的理念：

（1）跨学科性理念

跨学科意味着教育工作者在STME教育中，不再将重点放在某个特定学科，或者过于关注学科界限，而中心放在特定的问题上，强调利用科学技术工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨学科界线从多学科知识综合运用的角度，提高学生解决实际问题的能力。

（2）趣味性理念

STEM教育在实施过程中，要把多学科知识，融于有趣、具有挑战性、与学生生活相关的问题中，问题和活动的设计又能激发学生内在的学习动机，问题的解决，又让学生有成就感，因此STEM项目的设计需要趣味性。在设计的过程中，可以把一些游戏或比赛融入到STEM项目，增加趣味性。

（3）体验性理念

跨学科意味着教育工作者在STEM教育中，不再将重点放在某个特定的学科，或者关注学科界限。STEM課程可以设计一些项目学习，将重放在特定的问题上，强调利用科学、技术、工程或者数学等学科相互关联，解决问题，从多学科知识综合运用的角度，提高学生解决实际问题能力的教育目标。

根据STEM教育的特点和设计理念，课可以设计“嵌入物理课堂中基于真实问题情境下的探索式学习和课后项目学习”相结合的课程。结合物理课程的内容，有的章节可以改编成是基于真实问题情境下的探索式的STEM学习课程;有的章可以在整章教学的结束后，有一个课后STEM项目学习课程。在后面第三、四点将具体讲解到“科学体验课”和“项目学习课”的STEM 课程模式。

STEM课程编写的模式应包括教学目标，教学内容与教学项目，教学工具与资源，教学活动，教学评价等方面。

二、创设新情境，任务驱动的STEM“科学体验课”

当前物理学科中的实验教学，大体分为两种，一种是以教师为主体的演示实验，另一类是以教材为中心，学生操作，老师指导的验证性实验或探究性实验，这一类实验在书中写明有明确的步骤和注意事项，学生在指定的，器材中进行实验，这些实验教学中，比较强调怎样通过实验得出规律。这个过程能锻炼学生理科逻辑推理思维和动手能力，但和没有过多强调物理与生活实际的联系。

我们把物理课本里部分章节的内容设置成一个新的情境，划分成多个任务，充分的利用科学实验的思维，把习得的物理知识同科学、技术、工程、数学与日常生活结合，这样既能解决实验教学中的问题，又能强调物理生活实际的联系，同时增强了学生解决实际问题的能力，加深的物理知识与其他化学科知识的联系，体现了杜威的“从做中学理论”和STEM的教育理念。

在物理课堂中嵌入STEM课程——科学体验课，大体的设计思路如下思维导图：

以初中物理八年级上册第一章第一节为例，本节内容是“长度和时间的测量”，在传统的物理课中，是在课室里，教师告诉学生长度和时间是什么的物理量，以及用什么工具，如何测量。比较多的是讲授式模式。我们可以把这节课进行STEM课程改变，首先，给本节课创设一个新情境：“我们今天要去操场测量操场的跑到长度，旗杆的高度或旗杆的直径”，引起同学们探究的动机。然后，分小组，让小组自己设定项目，有的小组想要用卷尺测跑道，有的小组想用脚步测量跑道，有的小组想用手拉手的方式来测量跑道……同学们都比较有兴趣自己猜想问题，提出猜想，并设计方案，进行实施，实施的过程中采集数据，并分析与论证自己的方案是否正确，是否有偏差，是否需要改进方案，在此过程中，同学们积极交流与合作，最终一起测量出比较理想的跑道长度。

在实施的过程中，老师没有制定具体的工具和方案，但同学们在新情境中，比较感兴趣，在任务的驱使下，会自己思考有什么办法来测量它们呢？需要用什么工具？并利用数学的知识，工程设计的思路，科学的探索方法，进行完成跑道长度的测量。在此过程中，自然学会了长度的测量，刻度尺的使用，并体验到合作与交流，用知识实际解决问题的乐趣，提高了各种能力。

这种在物理课堂中嵌入STEM科学体验课，可以不拘泥于上课的形式，可以是在课室里，也可以在课室外;即能把物理中的知识应用会，又可以提高学生解决实际生活问题的能力。

三、利用物理社团，嵌入STEM项目式学习

可以利用学校社团活动，成立一个初中物理STEM社团，在课后做基于初中物理学科的STEM项目活动。在学习每章或每个模块知识时，我们设计相关的项目学习，在设定项目时给出明确项目的结果，但模糊实施项目的具体任务。学生在指定的要求和课时内完成作品。学生得经过工程师般的思维过程来完成整个作品：学生利用多门学科知识积极探索，设计出解决问题的方案，并通过实践，测试调查调整，寻找出最优方案，完成任务或制作出作品。

在基于项目STEM学习中，学生要进行经常能够聚焦于现实世界中的真实问题，跨学科的探究活动。学生在实践中从多方面对项目学习的探索与思考，提升学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养、艺术素养，培养学生跨学科、多元化思维，最终培养学生的解决问题能力、复合思维和创新能力。

例如：学习完《物态变化》可以设计贴近生活的项目《自制唇膏》。学生制作唇膏的过程中，做一个唇膏需要什么材料，涉及工程中的材料学;需要什么配方，量多少，需要数学运算;如何熔化和凝固，涉及科学;如何从颜色，气味，形状等做的更受欢迎，也需要学生从艺术的角度设计完成。一个简单作品的完成，涉及学生从多个角度，跨学科完成制作唇膏。

在项目学习的过程中，我们给学生的是一个明确定义的结果——制作唇膏，但模糊定义的任务，例如需要买什么材料，制作操作过程等，我们都不给出具体的任务，而待学生自己建构思路，调查，设计方案，初步制作，测试第一次作品是否合要求，然后分析问题所在，进行修改，然后用批判性思维讨论出最优方案，再制作出最优作品。这而整个过程学生在任务驱动下，通过小组合作， 结合自我确定的挑战而开展合作性活动。评价是以完成项目过程中的积累性表现和体验所获得的知识，而不是传统意义的考试和测验所得的成绩。

四、借助学校科技活动节或年级比赛，嵌入STEM项目活动比赛

以《鸡蛋撞地球》STEM项目为例，设置一些游戏活动进去，在学校初二年级举办这项活动，经过初赛和决赛，检验“鸡蛋撞地球”科学游戏活动成效。比赛设置一些获奖的条件，学生根据要求，自己利用课余时间，设计方案，尝试实践，修改完善方案，再实践直到自己满意为止，在学校规定的比赛时间，再进行实践。类似这样的项目可以成为联系各個学科的纽带，学生在完成真实项目的过程中进行知识的构建和深化，最终解决真实问题。让同学们体验“工程师”解决问题的思维模式。而且，这种活动形式，时间比较灵活，可操作性强。

五、不足与借鉴经验

我们基于初中物理学科实施STEM课程的研究，以初中物理学科为研究对象，在初中物理课程中融入STEM教育理念，开展基于真实问题情境下的探索式学习教材和课后的项目学习，培养学生的STEM素养，即科学素养，技术素养、工程素养和数学素养，以达到提高学衡解决问题能力和创新能力。

但同时也有不足的地方：

1.对于如何设计物理学科实施STEM课程，精准设计项目，联系实际生活，整合资源，形成STEM学习系统等没有同一的标准，存在评价差异。

2.实施STEM课程，必要有相应的硬件，例如实验工具，场地等支持。

3.教师经验不足，需要更专业的STEM素养的教师培训指引。

4.没有现成的通用的教材，需要继续模式实践，并将成功的经验编写共享。

【参考文献】

[1] 中华人民人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[M].北京师范大学出版社，2012.

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