導(dǎo)語(yǔ)：中學(xué)物理STEM教育實(shí)踐一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

中、美課程標(biāo)準(zhǔn)中stem教育的體現(xiàn)

在NGSS中有大量篇幅體現(xiàn)了STEM教育，如專(zhuān)門(mén)對(duì)科學(xué)、技術(shù)和工程的概念進(jìn)行了辨析；將工程設(shè)計(jì)、相關(guān)數(shù)學(xué)、STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境）分別作為獨(dú)立的章節(jié)，與學(xué)科核心知識(shí)等內(nèi)容并列陳述；對(duì)不同學(xué)段（幼兒園至2年級(jí)、3～5年級(jí)、6～8年級(jí)、9～12年級(jí)）的學(xué)生提出不同水平的具體目標(biāo)。以工程設(shè)計(jì)為例，NGSS對(duì)6～8年級(jí)和9～12年級(jí)學(xué)生的要求如表1所示。我國(guó)在初中階段設(shè)有科學(xué)綜合課程，但大部分地區(qū)實(shí)施的是分科物理課程，高中階段科學(xué)領(lǐng)域的課程標(biāo)準(zhǔn)則都是分學(xué)科制定的，可以說(shuō)，我國(guó)的物理課程以分科課程為主。初、高中的物理課程標(biāo)準(zhǔn)盡管沒(méi)有明確提出對(duì)工程的要求，但都從STS的角度對(duì)“關(guān)心科學(xué)技術(shù)”給予了重視。在高中物理課程模塊中，選修二系列側(cè)重于從技術(shù)應(yīng)用的角度展示物理學(xué)，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，著重體現(xiàn)物理學(xué)的應(yīng)用性和實(shí)踐性。

物理教材中STEM教育的體現(xiàn)

下面以在美國(guó)較為流行的初中科學(xué)教材《科學(xué)探索者》為例，分析其中STEM教育的元素?！犊茖W(xué)探索者》重視科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)部學(xué)科的綜合、重視科學(xué)與相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)的整合、重視知識(shí)應(yīng)用和技術(shù)、重視學(xué)生的工程設(shè)計(jì)活動(dòng)。例如，在“運(yùn)動(dòng)、力與能量”分冊(cè)中，就有以下內(nèi)容體現(xiàn)出STEM教育整合思想（見(jiàn)表2）。《科學(xué)探索者》中安排了很多學(xué)生的設(shè)計(jì)制作活動(dòng)，以滲透工程方面的教育。例如，“功與機(jī)械”這一章的學(xué)生活動(dòng)“制作起重機(jī)模型”，要求“把至少兩種以上的簡(jiǎn)單機(jī)械組合成一輛能把質(zhì)量600克的罐頭舉高5cm的起重機(jī)模型”，同時(shí)要求“和同學(xué)集體討論起重機(jī)模型的各種不同的設(shè)計(jì)方案，看哪些材料可以用來(lái)制造起重機(jī)模型”。通過(guò)應(yīng)用已學(xué)物理知識(shí)制作起重機(jī)模型，學(xué)生初步經(jīng)歷了界定工程問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案、優(yōu)化解決方案的工程設(shè)計(jì)過(guò)程。在我國(guó)的物理教材中，注重介紹物理知識(shí)的技術(shù)應(yīng)用，滲透STS教育。以側(cè)重于物理學(xué)技術(shù)應(yīng)用的選修二系列的人教版高中教材為例，該教材一些章節(jié)的內(nèi)容完全是技術(shù)應(yīng)用，如選修2-2第二章“材料與結(jié)構(gòu)”、第三章“機(jī)械與傳動(dòng)裝置”等。但是，該教材中對(duì)技術(shù)的介紹是從理論應(yīng)用的角度出發(fā)的，而幾乎沒(méi)有讓學(xué)生親自體驗(yàn)實(shí)踐、完成工程或技術(shù)項(xiàng)目的活動(dòng)。相比而言，我國(guó)的物理教材更重視學(xué)科內(nèi)部邏輯體系和從理論的角度談技術(shù)應(yīng)用。在技術(shù)和工程方面，讓學(xué)生親自制作、自主設(shè)計(jì)的活動(dòng)很少。這樣的設(shè)置仍然使學(xué)生從理論知識(shí)的角度來(lái)看待技術(shù)和工程，而難以自覺(jué)主動(dòng)地應(yīng)用技術(shù)和從工程的角度思考并解決問(wèn)題。

物理教學(xué)中的STEM教育

1.在物理教學(xué)中應(yīng)用技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)在物理教育中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，使用計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件、傳感器、移動(dòng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等輔助物理教學(xué)。使用計(jì)算機(jī)和傳感器進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，既能夠提高實(shí)驗(yàn)精度，又可給學(xué)生以實(shí)時(shí)反饋，提高教學(xué)效率，在日常教學(xué)中已經(jīng)大大普及。比起教師在講臺(tái)上通過(guò)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行演示，學(xué)生親自使用技術(shù)設(shè)備學(xué)習(xí)物理（包括進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）的過(guò)程更有助于他們體會(huì)物理和技術(shù)的關(guān)系和培養(yǎng)他們自覺(jué)應(yīng)用技術(shù)的意識(shí)。例如：在物理探究活動(dòng)中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集信息、展開(kāi)自學(xué)；在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)利用Excel軟件；等等。又例如：一些智能手機(jī)和平板電腦只要安裝相應(yīng)軟件，就可以測(cè)量加速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度；使用手機(jī)或平板電腦上的攝像頭錄像，再通過(guò)軟件分析錄像中物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[3]……這樣的例子還有很多。隨著智能手機(jī)和平板電腦等便攜式移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越普及，學(xué)生可以利用這些技術(shù)隨時(shí)隨地展開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)和探究。

2.在物理教學(xué)中有意識(shí)地滲透工程和技術(shù)教育

比較NGSS和我國(guó)物理課程標(biāo)準(zhǔn)，NGSS不僅要求學(xué)生了解技術(shù)、利用技術(shù)學(xué)習(xí)物理，還要求學(xué)生親自參與工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)，并在實(shí)踐、體驗(yàn)的過(guò)程中對(duì)工程和技術(shù)形成一定水平的認(rèn)識(shí)；我國(guó)目前仍主要是從知識(shí)應(yīng)用的角度了解技術(shù)和利用技術(shù)為物理教學(xué)服務(wù)，重點(diǎn)放在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)上，而忽視對(duì)技術(shù)應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)本身的體驗(yàn)和深入學(xué)習(xí)。物理和技術(shù)、工程有密不可分的聯(lián)系。在物理教學(xué)中，只要潛心挖掘，利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，就可以開(kāi)發(fā)出讓學(xué)生既能體驗(yàn)工程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程，又能加深對(duì)物理內(nèi)容理解的學(xué)生活動(dòng)，體現(xiàn)STEM教育的整合思想。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：在初中學(xué)完溫度相關(guān)內(nèi)容后，布置作業(yè)給學(xué)生，讓他們?cè)趲字軆?nèi)完成課題“自制液體溫度計(jì)”。如果想在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)比較準(zhǔn)確地測(cè)量出溫度高低，學(xué)生需要克服各種困難，解決實(shí)際遇到的問(wèn)題，如“使用哪些身邊容易獲得的物品進(jìn)行制作”、“如何使玻璃泡和細(xì)管的連接處不漏氣”、“如何避免溫度計(jì)中液體蒸發(fā)”、“怎樣給溫度計(jì)標(biāo)上刻度”等。最后比較不同學(xué)生制作的溫度計(jì)，討論誰(shuí)的溫度計(jì)材料易得、成本較低且測(cè)量較準(zhǔn)確。經(jīng)歷了自制溫度計(jì)的過(guò)程，學(xué)生不僅對(duì)工程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用有了初步的實(shí)際體驗(yàn)，對(duì)溫度計(jì)的原理、攝氏溫標(biāo)，甚至氣壓等相關(guān)物理知識(shí)的理解也會(huì)更加深刻。中學(xué)生畢業(yè)后無(wú)論進(jìn)入大學(xué)深造還是步入社會(huì)就職，都應(yīng)該不僅僅能夠進(jìn)行理論方面的推演和探究，還有能力實(shí)際動(dòng)手操作、發(fā)現(xiàn)并主動(dòng)應(yīng)用知識(shí)和技術(shù)解決遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。在國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域，重視學(xué)科間的聯(lián)系與整合、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)也是主流觀點(diǎn)。由此看來(lái)，在物理教育中體現(xiàn)STEM教育是未來(lái)的發(fā)展方向，值得認(rèn)真思考和研究。在我國(guó)主要為分科物理課程的大背景下，如何借鑒國(guó)際上已有的資源，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)的教育資源，在物理教育中有意識(shí)地滲透STEM教育，需要同仁們的努力探索。

作者：范佳午樊方園工作單位：北京海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校北京三帆中學(xué)