物理课程融入stem教育理念的研究与实践

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1、Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．４物理教师第３８卷第４期（２０１７）ＰＨＹＳＩＣＳＴＥＡＣＨＥＲ２０１７年·教育理论研究·物理课程融入ＳＴＥＭ教育理念的研究与实践谢丽１，２２李春密（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（科学、技术、工程和数学）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

2、习模式；课程设计１问题的提出ＳＴＥＭ教育的物理课程教学设计模式．ＳＴＥＭ（Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２ＳＴＥＭ教育的整合性理念Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ）概念最早由美国国家科学基金会在ＳＴＥＭ概念提出之初，更多的被理解为４门（ＮａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ＮＳＦ）于９０年代提独立、分离的学科，即Ｓ．Ｔ．Ｅ．Ｍ．随着ＳＴＥＭ教育出．这四个相互独立又相互关联的学科是科技的运动的发展和推进，教育者逐渐认识到“整合”的重基础，是高素质创新性人才所必备的核心技能，被要性，并提出了ＳＴＥＭ教育的整合性理念．该理念认为是社会和经济发展的根本动力

3、，是增强一个强调以真实世界的问题情境为背景，通过跨学科知国家竞争力的重要手段．在２１世纪经济全球化的识的联结和应用，培养现代社会所需的具备ＳＴＥＭ背景下，世界各国之间的竞争日益激烈，这种竞争素养的人才．摩尔和史密斯（Ｍｏｏｒｅ＆Ｓｍｉｔｈ，２０１４）在其研究中提出了ＳＴＥＭ教育的两种整合模式：一归根到底是教育和人才的竞争．为了在竞争中获是情境整合（Ｃｏｎｔｅｘｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ），意在将工程设计得优势，越来越多的国家投入到ＳＴＥＭ教育的改当作科学和数学教学中的学习情境和动力要素．其革浪潮中，以提升本国人力资本的ＳＴＥＭ素养．中，工程设计并不是学习目标，而是一种教学方法，参照ＰＩ

4、ＳＡ（ＯＥＣＤ，２００６）的科学框架，拜比用以加强学生对知识的联结和掌握．二是内容整合（Ｂｙｂｅｅ，２０１０）在其研究中从４个方面对ＳＴＥＭ素（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ），重在将工程设计看作学习目［１］养进行了描述：标之一，将相关的工程知识与科学和数学知识进行（１）获取科学、技术、工程和数学知识，运用这［２］整合．我国基础科学教育的教学目标设置中，没有些知识发现问题，掌握新知以及运用所学知识解将工程技能定为教学目标，所以情境整合应成为实决ＳＴＥＭ相关的问题．施ＳＴＥＭ教育的主要参考模式．情境整合模式中，（２）了解ＳＴＥＭ在人们从事调查、设计和分“情境学习”、“工程设计”、

5、“科学探究”、“数学分析”析等活动时的学科特征．和“科技技术”是ＳＴＥＭ教育整合框架中的核心要（３）认识到ＳＴＥＭ学科对物质、知识和文化素，它们之间的关系如图１所示．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，尝试探寻基于图１ＳＴＥＭ教育情

6、境整合模式框架基金项目：国家自然科学基金应急管理项目“科学、技术、工程、数学（ＳＴＥＭ）教育的国际比较研究”（７１６４１０１６）．—２—第３８卷第４期物理教师Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．４２０１７年ＰＨＹＳＩＣＳＴＥＡＣＨＥＲ（２０１７）涉及ＳＴＥＭ的生活和工作议题为中心齿轮，目续表的在于激发学生的好奇心，提高学生的参与度．在具阶段内涵学生活动教师活动体项目或问题的驱动下，学生通过外圈齿轮———工向学生介绍系程设计（分析、限定、建模、优化、折中和系统），将科统化概念，重述设计过程，通过学、数学和技术知识进行联结与传动，制作出相关的给予学生反运用概念和诘问引导学生作品，达到实践学习（ｈａｎｄｓ－

7、ｏｎｌｅａｒｎｉｎｇ）和心智学习思、解释、修原理详细解解释进行交流、讨［３］改和精细化释自己的设（ｍｉｎｄｓ－ｏｎｌｅａｒｎｉｎｇ）的协同发展．（Ｅｘｐｌａｉｎ）论，更正迷失概所学知识的计方案和制念，促使学生将３融入ＳＴＥＭ教育理念的物理课程设计机会．作过程．所学概念与更３．１６Ｅ设计型学习模式广泛的情境践行ＳＴＥＭ教育整合性理念，ＳＴＥＭ课程的相连．开发和设计是关键．作为ＳＴＥＭ教育的发起者和向学生提供介绍设计的概主要推动者，美国教育界做了大量的研究和实