亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于STEM教育理念培養(yǎng)高中生科學(xué)探究素養(yǎng)

        2021-05-14 08:57:44郭曉敏區(qū)楚瑜
        物理教學(xué)探討 2021年4期
        關(guān)鍵詞:高中物理科學(xué)素養(yǎng)

        肖 化 ,郭曉敏 ,曾 輝 ,區(qū)楚瑜

        1.華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院,廣州 510006

        2.廈門市檳榔中學(xué),福建 廈門 361000

        3.韓山師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院,廣東 潮州521000

        1 引言

        《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)高中生未來發(fā)展所需的學(xué)科核心素養(yǎng),具體包含物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[1]。但目前我國高中物理教學(xué)的問題在于受長期分科教育的影響,學(xué)生更習(xí)慣用學(xué)科的思維看待問題,不利于其學(xué)習(xí)興趣和綜合能力的發(fā)展[2]。不僅如此,傳統(tǒng)的物理教學(xué)注重知識的傳授,忽視了培養(yǎng)學(xué)生動手探究的能力,從而使其無法深入理解知識的本質(zhì)及知識在社會生活中的具體應(yīng)用[3]。STEM是科學(xué) (Science)、技術(shù)(Technology)、工 程 (Engineering)、數(shù) 學(xué) (Mathematics)的簡稱,是一種跨學(xué)科融合教育,著重培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和工程設(shè)計思維。當(dāng)前,把STEM教育的理念正確融入實(shí)際學(xué)科教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和問題解決能力,已經(jīng)成為新時代基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題[4]。本文嘗試將STEM教育融入高中物理教學(xué)中,為探索如何培養(yǎng)高中生的科學(xué)探究能力提供一條有效途徑。

        2 構(gòu)建基于STEM教育的高中物理教學(xué)模式

        本文將STEM教育與高中物理教學(xué)相結(jié)合,構(gòu)建基于STEM教育的高中物理教學(xué)模式,力爭構(gòu)建“不僅能讓學(xué)生全面理解所學(xué)習(xí)的物理知識,還能讓學(xué)生在解決問題的過程中體會學(xué)有所用”的課堂,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力和解決問題的創(chuàng)新能力。具體教學(xué)模式如圖1所示。

        圖1 基于STEM教育的高中物理教學(xué)模式

        本教學(xué)模式的教學(xué)過程主要有4個環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖、所培養(yǎng)的科學(xué)探究素養(yǎng)及STEM教育的依據(jù)如表1所示。

        表1 各環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖及培養(yǎng)的科學(xué)探究素養(yǎng)

        3 基于STEM教育的高中物理教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用

        3.1 教學(xué)案例設(shè)計

        3.1.1 課前準(zhǔn)備

        《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對《力的分解》這一節(jié)的要求是“通過實(shí)驗(yàn),了解力的分解,知道矢量和標(biāo)量”[1]。這一節(jié)內(nèi)容通過一個課時完成,上承接重力、彈力、摩擦力三個核心概念,是力的合成的逆運(yùn)算;下開啟共點(diǎn)力的平衡條件等知識,為學(xué)習(xí)共點(diǎn)力平衡這一重要知識點(diǎn)打下基礎(chǔ),在物理力學(xué)體系中占有重要的地位。在本節(jié)課中,應(yīng)創(chuàng)設(shè)大量與實(shí)際貼合的情境,增加學(xué)生的感性認(rèn)識,以實(shí)際情境所呈現(xiàn)的工程任務(wù)驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究[3],解決問題,最終通過《力的分解》的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)和工程思維,進(jìn)一步提升學(xué)生問題解決的能力。

        【確定教學(xué)目標(biāo)】

        根據(jù)課標(biāo)要求及上述分析,確定本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)如表2所示。

        表2 《力的分解》一節(jié)的物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)與STEM教育目標(biāo)

        【教學(xué)環(huán)境準(zhǔn)備】

        多媒體、彈簧測力計、刻度尺、硬紙板、鐵架臺、鉛筆、鐵絲、細(xì)線等。

        3.1.2 教學(xué)過程

        【創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)問題情境】

        用多媒體課件向?qū)W生展示港珠澳大橋的有關(guān)圖片。教師讓學(xué)生注意觀察港珠澳大橋的索塔很高,大約為163米。教師向?qū)W生提出問題:“為什么索塔要建這么高?如果讓同學(xué)們當(dāng)一回工程師,你在設(shè)計這樣的跨海大橋的時候?qū)紤]哪些因素?請大家針對這一問題進(jìn)行討論”。教師拋出復(fù)雜的問題情境后,引導(dǎo)學(xué)生將問題分解成一個個子問題,按照問題的邏輯順序?qū)栴}進(jìn)行排序,以培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力,如表3所示。

        fengyukai@vip.qq.com;通信作者,王華森,教授,碩士生導(dǎo)師,博士,主要從事蔬菜生理與分子生物學(xué)研究,(電子信箱)whsych66@163.com。

        表3 分解后的子問題

        STEM設(shè)計理念:本環(huán)節(jié)體現(xiàn)STEM教育的情境性。通過富有挑戰(zhàn)性的問題情境能迅速激起學(xué)生的探究欲望。一個復(fù)雜的問題情境需要對其進(jìn)行多方面的剖析和分解,突出物理學(xué)習(xí)的主題,這一過程需要教師一步步的引導(dǎo)。并且,從表3可知,要解決制作斜拉橋模型的工程問題,學(xué)生需要學(xué)習(xí)力的分解這一知識點(diǎn),在探究中還需運(yùn)用已學(xué)過的平行四邊形定則、力的合成、重力等有關(guān)知識,實(shí)現(xiàn)本章知識的大綜合。學(xué)生在解決本工程問題的過程中,進(jìn)行了數(shù)學(xué)運(yùn)算,以及技術(shù)的使用,實(shí)現(xiàn)了STEM教育理念的融入。

        培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的設(shè)計理念:復(fù)雜的問題情境使學(xué)生往往不知道從何下手,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的問題分解成一個個子問題,讓學(xué)生提出并表述需要探究的物理問題,提升學(xué)生提出問題的能力。

        【以工程問題為主線,進(jìn)行科學(xué)探究】

        (1)提出問題

        教師引導(dǎo):“請同學(xué)們觀察,索塔高度與斜拉索兩邊繩子的張角有何關(guān)系?現(xiàn)在定義繩子與豎直方向的夾角為θ”。學(xué)生們通過觀察發(fā)現(xiàn)索塔越高,兩邊繩子的張角越小,于是進(jìn)一步提出問題:繩子和豎直方向的夾角θ與繩子的張力存在什么關(guān)系?

        (2)收集證據(jù)

        引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用力的合成和平行四邊形定則的知識畫出草圖,發(fā)現(xiàn)繩子和豎直方向的夾角θ與繩子拉力的大小存在一定關(guān)系,猜想:當(dāng)繩子和豎直方向的夾角θ越大時,兩邊繩子的拉力越大。

        隨后,教師引導(dǎo)學(xué)生探究繩子和豎直方向的夾角θ與繩子的拉力的關(guān)系,驗(yàn)證猜想是否正確。為簡化問題,將兩根繩子各自與豎直方向的夾角近似看成是相等的。讓學(xué)生利用桌面上的兩個彈簧測力計、鉤碼進(jìn)行探究,當(dāng)改變兩個彈簧測力計的夾角時,觀察彈簧測力計的示數(shù)如何變化,具體裝置如圖2所示。

        圖2 探究繩子和豎直方向的夾角與繩子拉力關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置圖

        這一過程由學(xué)生小組合作完成,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在提前設(shè)計好的表格中,如表4所示。

        表4 探究繩子和豎直方向的夾角與繩子拉力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)記錄表格

        (3)解釋和交流

        學(xué)生之間交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從實(shí)驗(yàn)表格中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)鉤碼的質(zhì)量不變時,兩個斜著的彈簧測力計夾角越大,彈簧測力計示數(shù)就越大。引導(dǎo)學(xué)生們運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行解釋,大部分學(xué)生能運(yùn)用力的合成對現(xiàn)象進(jìn)行解釋。將兩彈簧測力計的拉力按照其作用效果進(jìn)行力的合成,其合力方向向上,大小與鉤碼重力相等,當(dāng)合力大小和方向不變時,兩分力的夾角越大,分力越大,驗(yàn)證之前的猜想。

        STEM設(shè)計理念:本環(huán)節(jié)體現(xiàn)STEM教育的設(shè)計性和體驗(yàn)性。學(xué)生要設(shè)計并制作安全系數(shù)較高的斜拉橋模型,應(yīng)先掌握力的分解的科學(xué)知識以及斜拉橋的工程設(shè)計原理,提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和工程設(shè)計素養(yǎng)的同時,以工程任務(wù)驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。

        培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的設(shè)計理念:本環(huán)節(jié)基于建構(gòu)知識理論,在學(xué)生原有的知識水平上,引導(dǎo)學(xué)生提出問題、猜想與假設(shè),提升學(xué)生的猜想能力;收集證據(jù),提出解決方案,通過科學(xué)探究獲得新的物理知識,提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)采集的能力,并在交流與合作中獲得思維的解放,提升交流與合作的素養(yǎng)。

        【教師補(bǔ)充相關(guān)物理概念和知識】

        教師借助多媒體動畫讓學(xué)生理解若沒有條件限制,一個力可以分解成無數(shù)多組分力,這就是力的分解,力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算。教師提出問題:“能否對剛剛的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果用力的分解來解釋?如果可以,應(yīng)該分解哪一個力?為什么要進(jìn)行力的分解,力的分解的依據(jù)是什么?”同時讓學(xué)生動手作圖,體驗(yàn)力的分解。并引導(dǎo)學(xué)生解釋開始的問題——為什么索塔要建這么高。大多數(shù)學(xué)生都能將鉤碼的重力進(jìn)行分解,但還有少部分學(xué)生不知如何下手。因此,教師在教學(xué)過程中應(yīng)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考。

        本環(huán)節(jié)的設(shè)計理念:引導(dǎo)學(xué)生嘗試?yán)昧Φ姆纸庠韥斫忉寣?shí)驗(yàn)結(jié)果,培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力。同時,讓學(xué)生解釋為什么重力要沿繩子延長線的方向進(jìn)行分解,說明利用力的分解將三個力變?yōu)榱怂膫€力,看似變得復(fù)雜了,但是構(gòu)造出兩對平衡力,更體現(xiàn)物理的簡潔之美,讓學(xué)生懂得如何在具體情境中進(jìn)行力的分解,提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力及歸納總結(jié)能力。

        【優(yōu)化問題解決方案,進(jìn)行工程制作】

        在學(xué)生們已經(jīng)知道力的分解的定義及為什么要進(jìn)行力的分解后,引導(dǎo)學(xué)生完成新課開始前所布置的工程任務(wù)——制作斜拉橋模型,并測試其安全系數(shù)。鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)資料,參照所提供的器材設(shè)計方案,通過理論分析和小組協(xié)作,對方案進(jìn)行優(yōu)化,確定最終的解決方案。以小組為單位,根據(jù)解決方案制作出最終的斜拉橋模型。圖3與圖4為部分小組的作品。

        圖3 學(xué)生制作的斜拉橋模型(有小車)

        圖4 學(xué)生制作的斜拉橋模型(無小車)

        STEM設(shè)計理念:本環(huán)節(jié)體現(xiàn)了STEM教育的協(xié)作性。利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析,確定解決方案,利用現(xiàn)代技術(shù)手段最終完成工程任務(wù),實(shí)現(xiàn)科學(xué)(S)·技術(shù)(T)·工程(E)·數(shù)學(xué)(M)的深度融合。

        3.2 教學(xué)實(shí)施效果分析

        以某中學(xué)高一年級的兩個平行班作為實(shí)驗(yàn)對象。其中一個班為實(shí)驗(yàn)班,應(yīng)用基于STEM教育的高中物理教學(xué)模式;另一個班為對照班,應(yīng)用傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)模式。由同一位教師對實(shí)驗(yàn)班和對照班進(jìn)行教學(xué),歷時一個學(xué)期。學(xué)期末時對實(shí)驗(yàn)班和對照班進(jìn)行有關(guān)科學(xué)探究素養(yǎng)的客觀測試。將測試成績分成三類,即科學(xué)探究素養(yǎng)的問題、證據(jù)、解釋要素,對三類成績進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析和獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。

        從表5可以看出,實(shí)驗(yàn)班在科學(xué)探究素養(yǎng)上問題維度的均值比對照班高了將近0.8分,初步得出實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在提出問題和猜想與假設(shè)上的水平比對照班好一些。但還需將兩個班的成績進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),從表6所示的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)可以對比兩個班的成績水平是否有顯著差異,經(jīng)過方差方程的Levene檢驗(yàn),接受方差相等的假設(shè),說明方差齊性。取方差齊性時的假設(shè),方差相等時的P值為0.021<0.05,因此可看出實(shí)驗(yàn)班與對照班在問題維度的測試成績有顯著差異。通過綜合分析,得出實(shí)驗(yàn)班問題維度的素養(yǎng)水平優(yōu)于對照班。

        表5 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于問題維度測試結(jié)果的統(tǒng)計量分析

        表6 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于問題維度測試結(jié)果的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)

        通過SPSS22.0對實(shí)驗(yàn)班和對照班關(guān)于證據(jù)維度的成績進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,根據(jù)表7可以比較兩個班的均值,會發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班的均值明顯高于對照班的均值,初步發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班經(jīng)歷過基于STEM教育的物理教學(xué)設(shè)計的學(xué)習(xí)后,證據(jù)維度的素養(yǎng)水平明顯高于對照班的素養(yǎng)水平。進(jìn)一步分析表8的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果,經(jīng)過方差方程的Levene檢驗(yàn),接受方差相等的假設(shè),說明方差齊性。取方差齊性時的假設(shè),方差相等時的P值為0.000<0.05,因此可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)班與對照班的物理科學(xué)探究素養(yǎng)的證據(jù)維度的成績存在顯著差異,說明實(shí)驗(yàn)班的證據(jù)素養(yǎng)水平高于對照班。

        表7 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于證據(jù)維度測試結(jié)果的統(tǒng)計量分析

        表8 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于證據(jù)維度測試結(jié)果的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)表

        通過SPSS22.0對實(shí)驗(yàn)班和對照班關(guān)于解釋維度的成績進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到如表9所示的實(shí)驗(yàn)班和對照班的均值,對照班的均值比實(shí)驗(yàn)班的低,初步論定實(shí)驗(yàn)班在解釋維度的成績高于對照班,但是要確定兩個班是否有差異,還需要進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。再進(jìn)一步分析表10,經(jīng)過方差方程的Levene檢驗(yàn),接受方差相等的假設(shè),說明方差齊性。取方差齊性時的假設(shè),方差相等時的P值為0.001<0.05,因此可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于科學(xué)探究素養(yǎng)解釋維度的素養(yǎng)水平有顯著差異,并且實(shí)驗(yàn)班的解釋素養(yǎng)水平高于對照班的素養(yǎng)水平。

        表9 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于解釋維度測試結(jié)果的統(tǒng)計量分析

        表10 實(shí)驗(yàn)班與對照班關(guān)于解釋維度測試結(jié)果的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)

        綜上分析,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班與對照班的成績有顯著性差異,且實(shí)驗(yàn)班的成績優(yōu)于對照班的成績,初步得出實(shí)驗(yàn)班的科學(xué)探究素養(yǎng)水平高于對照班。可以看出基于STEM教育的高中物理教學(xué)模式能增強(qiáng)學(xué)生動手能力的同時,可以一定程度上提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng),讓學(xué)生真正在探究中學(xué)習(xí)科學(xué),動手實(shí)踐。

        4 結(jié)論

        STEM教育由于其強(qiáng)調(diào)工程思維及動手實(shí)踐的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了從項(xiàng)目制作中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的目標(biāo),為我國高中物理教學(xué)改革提供了一條可行之路?;赟TEM教育的高中物理教學(xué),凸顯了教學(xué)的探究性。不僅強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生掌握方法,更看重讓學(xué)生在親身探究過程中發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,獲得知識。本研究所構(gòu)建的教學(xué)模式主要有四個環(huán)節(jié),分別是:“創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)問題情境—以情境為主線進(jìn)行科學(xué)探究—教師補(bǔ)充相關(guān)物理知識概念—優(yōu)化解決方案進(jìn)行工程制作”。將本教學(xué)模式應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中,取得了較好的教學(xué)效果,能比較有效地提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)水平。

        猜你喜歡
        高中物理科學(xué)素養(yǎng)
        必修上素養(yǎng)測評 第四測
        必修上素養(yǎng)測評 第三測
        必修上素養(yǎng)測評 第八測
        必修上素養(yǎng)測評 第七測
        學(xué)好高中物理必須做好的四件事
        科學(xué)大爆炸
        高中物理知識在生活中的應(yīng)用研究
        高中物理實(shí)驗(yàn)
        新形勢下高中物理高效課堂的構(gòu)建
        科學(xué)
        中文字幕日本人妻一区| 欧洲人妻丰满av无码久久不卡| 国产精品久久国产精麻豆99网站| 精品无码一区二区三区小说| 久久久精品国产老熟女| 精品亚洲麻豆1区2区3区| 一二三四视频社区在线| 亚洲色偷拍一区二区三区 | 国产亚洲3p一区二区| 日本动漫瀑乳h动漫啪啪免费| 国产熟女高潮视频| 尤物AV无码色AV无码麻豆| 亚洲国产精品激情综合色婷婷| 久久精品国产精品亚洲| 少妇被粗大的猛进69视频| 精品国产亚洲av麻豆尤物| 麻豆久久91精品国产| 乱人妻中文字幕| 欧美高清国产在线播放| 中文字幕中文字幕人妻黑丝| 久久777国产线看观看精品| 国产97在线 | 中文| 毛片av在线播放亚洲av网站| 亚洲av本道一本二本三区| 国产太嫩了在线观看| 九九热在线视频观看这里只有精品 | 国产精品一区二区熟女不卡| 真实人与人性恔配视频| 伊人婷婷在线| 超短裙老师在线观看一区二区| 情爱偷拍视频一区二区| 久久综合久久鬼色| 97av在线播放| 涩涩鲁精品亚洲一区二区| 欧美大成色www永久网站婷| 欧美亚洲国产人妖系列视| 国产自拍成人在线免费视频| 成人在线免费电影| 在线a免费观看| 亚洲一区二区三区av无| 午夜免费电影|