STEM教育理念在学科教学中的应用

王德贵

摘要：在高中学科教学中，找到一个成熟的思想进行教学，无论是在提高教学效果，还是对教师的专业成长来讲，都是非常重要的。特别需要注意的是，一个好的教学理念具备两点特点：一是永恒性，也就是这个教学理念可以在长时间内指导教学;二是时代性，也就是这个教学理念可以在特别的时代下展现出一定的价值。文章主要是对STEM教育理念在学科教学中的应用进行探究，希望能给教育者提供一些借鉴。

关键词：STEM教育理念;学科教学;应用

STEM教育理念是一个非常先进的教育理念。根据调研结果可以发现，起源于美国的“科学、技术、工程和数学”理念最先出现在上个世纪，是为了满足工业社会对劳动力的需求以及二战后美国教育的思想，STEM教育理念推动了美国教学的变革，为美国培养了大量科技创新方面的人才。中国教育特别是现代教育，有着宽容的胸怀，一直都在紧跟世界教育理念的变革。因此，STEM教育理念出现后，收到了我们国家学者的关注，并与国内教学产生紧密的关联。在高中学科教学中，STEM教育理念的运用，有着自身的发展空间。

一、STEM教育理念与高中学科关系分析

首先需要注意的是：STEM教育理念与高中学科存在怎样的关联？只有弄清楚二者存在的关联，STEM教育理念才能在教学中展现出价值。那么，STEM教育理念与高中学科教学存在怎样的联系呢？学者可以从以下几方面进行探究：

一是STEM教育理念为教学提供了全新的角度。长久以来高中学科教学都处在应试教育中，特别是在课程进行变革时，应试教育愈演愈烈，这与社会发现存在一定的联系，其实也与教师的教学角度存在关联。教师在教学的过程中思考得更多的是考试，因此，会运用应试形态给学生讲授知识。将STEM教育理念运用到课程中，可以从科学、技术、工程与学科方面进行教学，这是全新的教学视角，教师会找到全新的教学思路，并在课程中形成STEM教学主线。

二是STEM教育理念丰富了高中学科的内涵。正如上文所说，在应试教育下的学科教育，主要任务就是让学生运用所学的知识解决遇到的问题，这样并没有展现出学科教学的意义，也就不能展现出学科教学的内涵。STEM教育理念不仅包含学科知识，还涉及到科学、技术、工程等方面的知识，这样学生在学习的过程中就可以对所学的知识进行加工，完善对知识的理解，看透学科知识的本质。

三是STEM教育理念构建系统的高中学科教学体系。高考是一种评价，为教师教学提供了方向，在平常的教学中，教师也需要找到教学的方向以及教育理念。STEM教育理念就可以为教师教学提供方向，教师可以从科学、技术、工程等方面认识学科。

二、STEM教育理念在学科物理教学中的应用

（一）创设恰当的教学情境，在课堂导入中引导学生发现问题

课堂导入在课程中是非常重要的一个教学环节，有效课堂导入可以激发学生的学习兴趣，活跃物理课堂环境，另外也会引导学生发现并解决物理问题。将STEM教育理念运用到物理知识的讲授中，可以在课堂导入部分创设恰当的教学情境，引导学生对物理问题进行有效探究。在物理知识导入过程中，为了提高物理教学情境的效果，应该充分考量学生的生活经验以及具体的物理知识进行科学恰当的导入，创设适宜的物理情境，启发学生在情境中发现物理问题。

比如，教师在给学生讲授“摩擦力”相关的知识时，在课堂导入部分不直接导入摩擦力这个定义，而是先创设问题情境启迪学生的智慧，让学生思考：我们在地面上行走不容易滑倒，而在冰面上容易滑倒，为什么？学生对这个问题进行深层次探究，得出结论。一些学生回答：“鞋底与地面之间存在的摩擦力较大、而冰面上摩擦力较小。”针对学生的思路，可以让学生分享一些生活中其他与摩擦力相关的例子，在此基础上引出摩擦力相关的定义。教师可以引导学生对摩擦力实例进行分类处理，借助自主探究的形式得到摩擦力一共有两种，分别是滑动摩擦力和静摩擦力。为了开发学生的科学思维，可以运用多媒体的方式给学生播放在冰面上行走时滑倒的视频，启迪学生对相关物理问题进行思考，像“怎样才能减小摩擦力或者增大摩擦力”“摩擦力大小与什么因素存在联系”创设问题情境可以开发学生的物理思维，还可以完善学生对物理问题的理解。

（二）组织学生合作分析，在问题分析中指导学生探究

从STEM教育理念中就可以看出，怎样在物理课程中融入核心素养是一个核心目标。为了实现学生学科核心素养的培养目标，需要科学合理的探究学习活动的实施。因此，在物理知识的讲授中，教师可以组织学生借助合作学习的方式探究物理问题，并在探究物理问题的过程中开发学生的思维，提升发现并解决问题的技能，从而形成学科核心素养。

比如，教师可以让学生一起探究“摩擦力大小的影响因素”，并且在指导学生探究的环节中引导学生进行猜想。比如，一些高中生觉得接触面粗糙情况会影响摩擦力大小;一些学生会觉得接触面尺寸或者大小会影响摩擦力大小;还有的学生認为物理和接触面之间的压力也会影响摩擦力的大小。针对学生给出的结论，可以让学生自主设计实验进行验证，并最终借助实验得出结论。为了减小学生论证探究的难度，可以让学生自己控制变量，将不同探究小组做出的实验放到一起进行对照，像第一个探究小组可以分析实验彼此之间形成对照组，像第一小组研究的就是同一个物体在不同粗糙接触面下承受的摩擦力，第二个小组是分析重量存在差异的物体在相同的粗糙接触面下的摩擦力，第三个小组是分析同一个重量物体在不同接触面尺寸下的摩擦力，运用合作分析实验的形式可以提升学生探究并解决问题的技能，提升学生的物理学科核心素养。

（三）指导学生相互合作，在合作互动中延伸学生分析角度

从STEM教育理念中可以得到，核心教育思想表现在整合问题上，涉及到整合学生思想与知识两个角度。在学生合作探究的过程中，不同学习小组得出的答案以及最初设计的方案是不同的，这与学生的理解知识与思维认知技能存在一定的联系。针对学生在探究问题的环节中出现的不同，教师可以在给学生讲授物理知识时加强学生的交流互动，让学生在分享的环节中找到自己的分析角度，并整合自己得到的答案。

比如，在指导学生共同探究时，不同的学习小组会经历不同的分析实验环节，也会得到不同的结论。这个时候应该考量到不同的小组经历了不同的学习环节，可以运用STEM教育理念对知识进行整合，提升学生的综合能力，还要注重嘉庆小组之间的交流互动，让学生在交流的过程中得到学习心得以及实验分析的环节构建完整的知识体系，完善对自己思维的认知，最终全方位得到摩擦力大小的影响因素。在小组之间进行交流互动的环节中，一些学生提出了这样的问题：因为摩擦力分成了静摩擦力与动摩擦力，影响这两种摩擦力大小的因素是什么？教师就可以让学生运用自己的生活经验对这个问题进行探究，并不是直接给出问题的结论，这样才能不断提升学生探究并解决问题的技能。同时，教师还可以根据摩擦力在实际生活中的运用，让学生思考“平常生活中的摩擦力是有害的还是有益的，为什么？”这样可以让学生将所学的知识运用到实际生活中，并不断提升综合实践技能。

结语：总之，STEM教育理念满足学科核心素养下的高中物理课程的核心教学思想，也是可以构建物理课堂的一种方式。在高中物理课堂的构建中融入STEM教育理念，要创设有效的教学情景，在课堂导入时引导学生发现问题，加强学生之间的交流互动，从而不断提升学生的综合能力。

参考文献：

[1]孙德龙. 基于STEM教育理念的高中物理动力学教学设计研究[D].辽宁师范大学，2020.

[2]刘通. 高中物理课程实施融入STEM教学的案例开发研究[D].天津师范大学，2019.

[3]焦胜楠. 基于STEM教育理念的高中物理教学策略研究[D].辽宁师范大学，2019.