《物理教师》2017年第38卷第4期：物理课程融入SETM教育理念的研究与实践

微光 2017-09-07 2100 0

《物理教师》 2017年第38卷第4期

物理课程融入STEM教育理念的研究与实践

谢丽１，２李春密２

（１．长江大学物理与光电工程学院，湖北荆州434023；２．北京师范大学物理学系，北京 100875）

摘要：发展STEM课程是推动和落实STEM（S科学、T技术、E工程和M数学）教育的关键，亦是学校课程改革的重点．文章通过回顾和分析，构建了STEM 教育的情境整合模式框架，指出６Ｅ设计型学习模式是物理课程融入STEM 教育理念的适切形式，并以“过山车制作”项目为例，给出了具体的课程设计案例．

关键词：物理课程；STEM 教育；６Ｅ设计型学习模式；课程设计

STEM （Science，Technology，Engineering，Mathematics）概念最早由美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation，NSF）于９０年代提出．这四个相互独立又相互关联的学科是科技的基础，是高素质创新性人才所必备的核心技能，被认为是社会和经济发展的根本动力，是增强一个国家竞争力的重要手段．在２１世纪经济全球化的背景下，世界各国之间的竞争日益激烈，这种竞争归根到底是教育和人才的竞争．为了在竞争中获得优势，越来越多的国家投入到ＳＴＥＭ教育的改革浪潮中，以提升本国人力资本的STEM 素养．

参照 PISA（OECD，2006）的科学框架，拜比（Bybee，2010）在其研究中从４个方面对STEM 素养进行了描述：［１］

（１）获取科学、技术、工程和数学知识，运用这些知识发现问题，掌握新知以及运用所学知识解决TEM 相关的问题．

（２）了解 STEM 在人们从事调查、设计和分析等活动时的学科特征．

（３）认识到 STEM 学科对物质、知识和文化世界的塑造．

（４）参与和从事STEM 的相关议题，成为关注科学、技术、工程和数学的、富有竞争力的劳动者．当前，我国正处于 STEM 教育改革的起步阶段，发展 STEM 课程是落实 STEM 教育，培养学

生STEM 素养的关键．然而，一直以来我国与STEM 相关的学科都是分科教学，所以 STEM 课程的设计应以原有的科学技术课程为载体，融入STEM 教育理念．本研究以物理学科为研究对象，在吸取和借鉴他国经验的基础上，尝试探寻基于STEM 教育的物理课程教学设计模式．

６Ｅ设计型学习模式

阶段	内涵	学生活动	教师活动
参与（Engage）	激发学生的兴趣和动机，提示他们的学习参与度。	明确课程的学习目标，回顾相关的概念，确认所知道、要知道和想学习的内容。	预告课程内容，让学生对后续课程有初始概念，通过提问引入学生将已有的知识和经验与当前的任务建立连接，阐述和指导工程设计过程，评估学生的理解程度和设计水平。
探索（Explore）	为学生提供构建自我知识体系、理解分析和动手操作的机会，开展基于问题或项目的研究，建立学科之间的联系．	对概念进行概括，参与建模活动，与小组一起对给定的设计任务进行假设、检测、得出结论．	先介绍建模的概念，通过反诘法引导学生对问题进行深入地思考，培养学生的批判性思维．然后运用小组讨论、资料收集、大脑风暴等方式促进学生对学习内容和工程设计的理解．
解释（Explain）	给予学生反思、解释、修改和精细化所学知识的机会．	运用概念和原理详细解释自己的设计方案和制作过程．	向学生介绍系统化概念，重述设计过程，通过诘问引导学生进行交流、讨论，更正迷失概念，促使学生将所学概念与更广泛的情境相连．
工程（Engineer）	向学生提供将所学知识和技术应用到实践中的机会，使学生更加深入地了解问题的核心，此阶段包含装置的制作和测试．	应用设计的概念、原理和理论进行决策，改良设计方案，进行装置的制作．	介绍设计的概念，重述设计的程序，向学生提供工程设计所需的必要资源，引导学生在设计和探究中学习，并对他们的制作过程进行质量监控．
深化（Enrich）	让学生对所学知识进行深度探索，通过工程概念在复杂问题中的应用，实现知识和技能的迁移．	讨论交流后，将原来的设计方案进行延伸和拓展，运用到新的情境中，并依据讨论的结果，再次进行装置的制作．	提出新问题或新任务，并向学生提供新应用所需的材料资源，引导学生更深入地学习．
评价（Evaluate）	依据评价标准，教师和学生一起对学习的效果进行检测．	根据给定的量规进行形成和总结性评价，确认自己是否达到学习目标．	在各阶段采用形成性评价，向学生解释评分说明，提供反馈，同时利用测量工具评价课程的成效．

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