摘 要：在傳統(tǒng)的高中物理課堂上，教師的教學理念和教學方法比較保守，只是圍繞教材的內(nèi)容開展授課，忽略了培養(yǎng)學生的知識應用能力，使得學生不能運用所學到的知識處理遇到的問題，學生雖然擁有不錯的物理考試成績，但卻無法學以致用。STEM教育是一種全新的教學方式，這種教學方式是把物理知識與真實情境相互融合，加強了學生的探究過程，對培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)起到積極作用，學生還能獲得不錯的學習體驗。

關鍵詞：STEM理念;高中物理;教學策略

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數(shù)學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，其中科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎上改造世界、實現(xiàn)與自然界的和諧共處、解決社會發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學則作為技術與工程學科的基礎工具。STEM教育對傳統(tǒng)教學模式產(chǎn)生了極大的沖擊，它的教育理念是重視學生的知識應用能力，使學生能夠把掌握的知識在實際中運用。這種教育模式能夠有效地把物理理論與實踐活動融合在一起，可以為社會培養(yǎng)更多復合型的高素質(zhì)人才。

一、高中物理課堂教學實施STEM理念的困境

（一）教師忽視學生的主體地位

傳統(tǒng)的授課觀念仍然被高中物理教師所沿用，對學生的物理成績過于重視，把授課的重點放在傳授學生更多的理論知識上面，期望學生具備高水平的解題能力，對學生學以致用的能力沒有進行重視。教師過多地占用學生的學習空間，學生學習比較被動。很多物理知識都是被動地接受，獨立思考空間不足，無法完整地構建物理知識體系。學生在物理課堂上的主體地位沒有受到教師重視，這不利于開展STEM理念教育[1]。

（二）教師的專業(yè)發(fā)展存在空白

當前時期，有一些師范院校所開設的課程涉及STEM的內(nèi)容比較少，甚至還有一些院校沒有接觸STEM教育。在STEM教育中重視的是跨學科的融合，但有大部分的師范生所學習到的教學模式是分開的方式，這就導致了他們STEM的教學水平不高。他們進入工作崗位之后，開展教學時的專業(yè)性就會不強，學生自然接受不到優(yōu)質(zhì)的教學服務。

（三）學校落實STEM的熱情度有待提高

大部分學校在對學生教學管理時，仍舊是受應試教育的影響，關注的重點還是在學生的升學率方面，沒有重視對學生進行素質(zhì)教育，對STEM教育的投入力度有限。除此之外，有一部分學校教學設備以及資源處于匱乏的狀態(tài)，對開展STEM的相關課程有心無力，使STEM教育落實不到實處。

二、STEM教育理念下高中物理教學特點

要想在高中物理的教學過程中滲透STEM教育理念，就需要教師在物理課堂上既傳授給學生物理知識，又要突破傳統(tǒng)教育理念，把物理學科與其他學科融合在一起，使學生的學習體驗更加豐富。因此，滲透STEM教育理念的高中物理教學有如下的特點：

（一）綜合性

在傳統(tǒng)的物理課堂上，教師在授課時只是單純地講述物理學科的知識，忽略了跨學科融合的教學，使得物理教學受到限制，無法突破。學生雖然掌握足夠多的知識，但是并不能綜合地運用，這不利于學生學習物理這門課程。把高中物理教學與STEM教育融合在一起，體現(xiàn)了高中物理教學的綜合性。教師在教學過程中能夠有效地改善物理學科的狀態(tài)，打破各學科之間的屏障，以物理教學為基礎向其他學科進行延伸。加深物理教學與其他學科的聯(lián)系，使學生能夠綜合性地了解和掌握知識[2]。

（二）情境性

在STEM教育中包含了許多方面的內(nèi)容，比如工程、科學、技術等方面，這些都體現(xiàn)了物理知識在其他領域的實際運用。這些具體的情境可以使得學生更加深入地認識和接觸現(xiàn)實的教育場景。STEM教育理念要求高中物理教學要以真實的面貌呈現(xiàn)在學生眼前，引導學生在物理情境中分析和學習知識。在物理教學中滲透STEM理念可以將教學情境體現(xiàn)得更加準確，學生在真實的情境中分析和解決問題，能夠有效地提高學生運用知識的能力。

比如，在講解魯教版高中物理選修三中“傳感器及其應用”這一單元的內(nèi)容時，教師在授課過程中可以結合現(xiàn)實情景，引導學生對問題獨立思考、獨立分析，使學生可以積極熱情地學習這一章節(jié)的內(nèi)容。教師通過將現(xiàn)實生活中的真實工程問題作為案例向學生開展授課，結合教材中的物理知識，引導學生在具體的情境中自主思考。舉個例子，某座城市中的某條街道在不久前發(fā)生了交通事故，有一輛運輸沃柑的貨車在行駛途中發(fā)生了側翻。根據(jù)交警的判斷結果可以知道，車輛發(fā)生側翻的原因是這輛貨車輪胎的溫度太高。從真實的案例著手，學生通過具體的情境思考預防輪胎溫度過高的相關問題，順利引出“傳導器”的有關知識[3]。

（三）合作性

把STEM教育理念與高中物理教學相融合，是對傳統(tǒng)物理教學的沖擊，有利于教師快速轉變教學理念，有效地推動了教師創(chuàng)新教學方法。在開展STEM教育時，教師要教學生學會合作學習，以及師生互動共同學習。學生可以通過合作認清自身角色，承擔相應的責任，共同努力，合作完成教師安排的學習任務。通過這樣的學習方式，學生會慢慢形成合作意識，還能有效地鍛煉自己的合作水平。這對學生今后的工作與學習有著積極的作用，也符合培養(yǎng)高素質(zhì)人才的要求。

比如，通過組內(nèi)合作，教師安排學生對上述“交通事故案例”輪胎溫度的預防進行探討。組內(nèi)成員可以借助網(wǎng)絡、輔導書、教材等輔助工具，要注意的一點是，組內(nèi)成員在合作學習中需要分工明確、協(xié)同合作，一起收集相關資料，共同思考問題。小組成員各抒己見，促發(fā)“頭腦風暴”，能夠有效地提高學習質(zhì)量。在各小組成員回答教師提出的問題時，教師要認真地傾聽學生的答案，對學生進行鼓勵，對學生的思考要及時地肯定和贊揚。在學生出現(xiàn)疑惑時要幫助學生打開思路，尋找解決問題的途徑[4]。

三、STEM教育理念的內(nèi)涵及價值

STEM教育理念是把技術、數(shù)學、科學，以及工程等多方面的知識融合在一起進行授課，跨學科整合教學內(nèi)容是STEM教育所關注的重點，引導學生通過所學物理知識處理具體問題。有著一定的抽象性存在于高中物理知識中，學習中學生遇到的困難較多，為了提高學生對物理知識的理解以及認知能力，教師需要進行理論與實踐的融合，提升學生的理論運用意識，可以把數(shù)學與物理教學相互融合，使學生做到學以致用，通過所學內(nèi)容處理具體的工程問題。

（一）有助于學生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

在高中物理的授課過程中教師把STEM教育理念融入其中，對培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)有著重要的作用。物理學科素養(yǎng)是學生在學習期間所具備的綜合能力，也是學生在學習成長中必須具備的品格。這就需要教師在授課過程中不單單向學生傳授知識，還要引導學生學以致用。學生把所掌握的知識作為解決問題的工具，處理真實的問題。在STEM教育理念強調(diào)在真實情境中通過多門學科的相互融合，學習知識并且運用所學的知識解決問題的理念，這是符合物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的。

（二）高考中體現(xiàn)STEM教育理念

在物理這門課程的教學內(nèi)容當中，涉及了許多其他學科的知識，比如數(shù)學。對歷年的物理高考試卷進行分析，我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)跨學科融合的物理題目越來越多，這就需要教師在日常授課中要注重對學生的STEM教育[5]。

（三）有利于學生的生涯規(guī)劃教育

雖然在高中時期學生學到了許多物理方面的知識，卻很少能體現(xiàn)物理行業(yè)人員的實際工作。如果學生對高中物理的學習可以像研究人員一樣對問題進行探究，用工程師那樣的思路解決問題，清楚地認識到行業(yè)的相關背景以及這個行業(yè)未來的發(fā)展方向，學生就會明確自己今后的職業(yè)規(guī)劃。教師在物理課堂上滲透STEM教育理念，需要創(chuàng)造條件鍛煉學生的科學探究水平，使學生具備探究精神。學生通過不斷創(chuàng)新，具備處理問題的能力，成為符合社會需求的創(chuàng)新型、復合型人才

（四）有利于強化國家經(jīng)濟實力

STEM教育理念是由西方提出的，是因為美國所具有的科技人才資源的比例逐漸降低，并且亞洲國家經(jīng)濟發(fā)展速度越來越快。美國為了提高自身的科學技術才提出STEM教育理念。在美國有一項專業(yè)的研究表明，中小學測試的結果比較不錯，在市場的大環(huán)境壓力下，STEM教育理念的橫空出世能夠提高國家的競爭力，由此可以看出學校進行STEM教育的重要性，并且能夠有效地增加國家經(jīng)濟實力。目前，我國的科技水平還不是很先進，相比其他國家顯得比較落后，還未完善健全科學及工程教育體系。從高中教學的角度看，我國只有數(shù)學及科學教育發(fā)展得還不錯，在技術、工程教育上并沒有明顯的教育效果，社會及教育領域對這一現(xiàn)狀非常重視。在高中物理的教學中滲透STEM教育理念，不但可以使學生獲得優(yōu)異的成績，還有利于培養(yǎng)科技人才。從發(fā)展的角度看，STEM教育理念能夠對中國的經(jīng)濟實力起到強化作用，學生通過STEM教育能夠更深入地認識有關職業(yè)，對有關職業(yè)感興趣，對培養(yǎng)更多的科技型人才起到促進作用。

四、體現(xiàn)STEM教育理念的高中物理教學策略

（一）積極推進STEM第二課堂建立

當前，高中物理的教學模式基本上都是采取分學科的方式開展授課，這樣的教學方式無法滿足學生全面地掌握物理知識的要求。因此，物理教師需要積極地改變自身，成為STEM教師。深入認識STEM教學的特征，明白STEM教學與物理教學的相互關系，在高中物理授課之外創(chuàng)建STEM第二課堂。領導學生學習和認識更多的STEM知識，使學生對STEM學習產(chǎn)生興趣，物理應用能力得到提升，實現(xiàn)培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)目標。

（二）開發(fā)全新的課程資源

教師在教學中依托具體的工程項目開展授課，引導學生正確地認識自己的角色，改變學生被動接受知識的地位，成為運用知識的人。教師需要積極地開發(fā)全新的課程資源，把課程資源與物理教學有效地融合，以此提高STEM教育的有效性。

比如，教師在講解“萬有引力定律”的相關內(nèi)容時，可以把STEM教育理念融入其中，開展教學活動。學生在學習“萬有引力定律的應用”的有關知識時，會對航空航天的相關行業(yè)產(chǎn)生興趣。教師在授課過程中需要積極引導學生對相關問題進行探究，對天體運行的規(guī)律以及數(shù)學運算的規(guī)律進行探討，使學生在學習過程中可以提高綜合素養(yǎng)，并且具備STEM能力。首先，在融合STEM教育理念的物理課堂上，教師要歸還給學生話語權，使學生的主體地位發(fā)揮作用。學生能夠在物理課堂上放飛思想，思考和分析問題。教師可以通過設疑的方式帶領學生走進萬有引力的課堂。提出哈雷彗星下一次出現(xiàn)的時間，讓學生思考，再提出在太陽系中是否真的存在第九大行星。之后教師展示太陽系中的天體模型，學生進行觀察，再為學生布置任務：如何計算中心天體的質(zhì)量。學生為了完成學習任務就會自行查找資料，總結信息，通過縝密的計算，學生尋找問題的答案。把STEM教育理念融入物理課堂上，使學生通過搜集資料、借助網(wǎng)絡、合作學習等方式完成了對萬有引力定律的學習。對同一顆彗星的多次回歸時間利用萬有引力定律進行了解釋。同時，學生通過此種方式學習物理知識，能夠有效地提高自己的思維能力。并且還會認為物理這門學科很神秘，產(chǎn)生想要探究的欲望，這對培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)很有幫助。

（三）從“單一評價”向“多元評價”轉變，構建多元化評價體系

在多元化教學評價里，對學生的學習過程和學習結果同等重視，而不是僅從學生的期末成績進行評價。學生在學習物理的過程中，如果僅靠單一的評價考核學生是很不科學的，評價結果比較片面。所以需要對學生從“單一評價”向“多元評價”進行轉變，建立多元化評價體系。多元化評價體系注重的是動態(tài)的過程，不再只是注重結果，這種評價觀念符合STEM教育理念。在多元化評價體系中對學生綜合能力的測試進行了關注，考查學生發(fā)現(xiàn)問題、處理問題的水平。我國應該積極地借鑒國內(nèi)外高校的教學模式，在重視考試評價的前提條件下，關注對學生交流、提問、組織項目等評價方式，建立更加完善的評價體系。

結束語

當前，高中物理教學仍舊存在不足之處，有部分學生在學習物理時還是比較吃力的。教師需要改變教育理念，創(chuàng)新教學方式，以STEM教育理念為基礎開展教學，實現(xiàn)跨學科的知識融合。使學生在物理的學習過程中提高思維能力，獲得豐富的教學體驗。教師應用STEM教育理念必將可以把物理課堂打造得更加科學、高效。

參考文獻

[1]董莉，蔣德瓊.有關高中物理教學中滲透STEM教育的思考[J].物理通報，2017（S1）：7-9.

[2]邢雪梅.關于高中物理課程中STEM教育的實踐與探索[J].山東教育，2017（Z3）：91-92.

[3]董莉.有關高中物理教學中滲透STEM教育的思考[J].中學物理，2016（3）：23，4-5.

[4]謝麗，李春密.物理課程融入STEM教育理念的研究與實踐[J].物理教師，2017（38）：4.

[5] 羅伯特·M.卡普拉羅，瑪麗·瑪格麗特·卡普拉羅，詹姆斯·R.摩根.基于項目的STEM學習：一種整合科學、技術、工程和數(shù)學的學習方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?016.

作者簡介：陳圣軍（1977— ），男，江西九江人，福建省三明市將樂縣水南中學，中學一級，本科。研究方向：高中物理教學。