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物理学是科学领域中一门基础而重要的学科,在物理学研究中形成的基本概念和理论、基本实验方法和技术,已经越来越广泛地应用于其他学科,极大地推动科学技术的创新和发展。对于STEM教育而言,物理学的逻辑性、实验性正好符合STEM教育对于人才培养的基本要求。本文选取了《桥梁模型的设计与制作》,尝试在高中物理课堂教学中体现STEM教育的思想,从中培养学生的STEM素养。
一、STEM教育的概念、研究背景和意义
(一)概念与内涵
STEM是科学Science、技术Technology、工程Engineering和数学Mathematics英语首字母的缩写。STEM教育是美国的一种教育集成战略,通过将科学、技术、工程和数学四门学科内容进行融合,促进学生跨学科学习,运用多种学科知识探究相互联系的真实世界,从而在教学过程中提升设计的能力和解决问题的能力。
(二)研究背景
在经济全球化的背景下,美国国际竞争力相对下降,为保持其经济在全球的领导地位,美国深刻意识到科技教育对于国家人才培养的重要性,因而提出了STEM教育集成战略。特别是2013年美国颁布的《下一代科学教育标准》中,工程学教育已成为基础教育阶段科学教育框架中的新元素。相较而言,我国基础教育阶段中对于技术教育的融入和应用并不多,而工程教育几乎空白。因此,我国在教育改革中对于美国重点发展的STEM教育也应该具有更多的關注和学习。
(三)实践意义
STEM教育的出现转变了传统的认识和思维习惯,引导人们重新思考科学、技术、工程和数学的内涵以及他们之间存在的关系。从我国的教育现状可以看到,我国基础教育阶段中科技教育与高等教育衔接力度还不强,分科教学依旧是当前我国科技教育的主流。针对现状,我国已有部分学者研究科学课程与STEM教育的融合教学,通过科学本质这条隐形的线索,科学探究可以很容易地转变为STEM活动。
二、在高中物理课堂中渗透STEM教育的教学设计
(一)教学目标
该项目贯穿物理教材中《相互作用》这一章的知识点,又融合了技术、数学和工程领域的知识和技能,体现了教学内容的综合性。通过此项目学习,希望学生学会跨学科学习,尝试从多个角度出发思考、解决桥梁模型设计与制作过程中遇到的难题,培养学生应用科学、数学和技术解决工程问题的能力。
(二)教学内容
为了让学生的学习遵循一个完整的、循序渐进的过程,此项目教学划分为以下2个课时。
(三)教学设计
第1课时:学习桥梁制作相关的学科知识,制定初步的设计方案。
1.教学目标
(1)掌握基本的力学知识,学会运用力学知识解决实际问题;
(2)学会制定初步的设计方案。
2.教学程序设计
第2课时:制作桥梁模型,完善设计方案。
1.教学目标
(1)掌握桥梁模型在设计与制作过程中涉及的科学原理和技术手段;
(2)初步了解工程是什么,理解一个工程学问题常常有多种解决方案,学会应用科学、数学和技术解决工程学问题。
2.教学程序设计
三、 结语
近年来,在我国已经有很多教师开始关注STEM教育,并对此做了大量的研究,也尝试在自己的课堂中渗透STEM教育的理念。就如本文,根据个人对STEM教育理念的思考和理解,以《桥梁模型的设计与制作》教学设计,在高中物理课堂中融入STEM教育,既能符合人教版高中《物理》必修1中让学生掌握基本的学知识的课程要求,也融入了科学、技术、工程和数学四大领域的知识与运用。这只是一次初步的尝试,如何更系统、更完善地在整个高中阶段的物理教学中贯彻STEM教育,仍旧是一个值得深入的研究点。
一、STEM教育的概念、研究背景和意义
(一)概念与内涵
STEM是科学Science、技术Technology、工程Engineering和数学Mathematics英语首字母的缩写。STEM教育是美国的一种教育集成战略,通过将科学、技术、工程和数学四门学科内容进行融合,促进学生跨学科学习,运用多种学科知识探究相互联系的真实世界,从而在教学过程中提升设计的能力和解决问题的能力。
(二)研究背景
在经济全球化的背景下,美国国际竞争力相对下降,为保持其经济在全球的领导地位,美国深刻意识到科技教育对于国家人才培养的重要性,因而提出了STEM教育集成战略。特别是2013年美国颁布的《下一代科学教育标准》中,工程学教育已成为基础教育阶段科学教育框架中的新元素。相较而言,我国基础教育阶段中对于技术教育的融入和应用并不多,而工程教育几乎空白。因此,我国在教育改革中对于美国重点发展的STEM教育也应该具有更多的關注和学习。
(三)实践意义
STEM教育的出现转变了传统的认识和思维习惯,引导人们重新思考科学、技术、工程和数学的内涵以及他们之间存在的关系。从我国的教育现状可以看到,我国基础教育阶段中科技教育与高等教育衔接力度还不强,分科教学依旧是当前我国科技教育的主流。针对现状,我国已有部分学者研究科学课程与STEM教育的融合教学,通过科学本质这条隐形的线索,科学探究可以很容易地转变为STEM活动。
二、在高中物理课堂中渗透STEM教育的教学设计
(一)教学目标
该项目贯穿物理教材中《相互作用》这一章的知识点,又融合了技术、数学和工程领域的知识和技能,体现了教学内容的综合性。通过此项目学习,希望学生学会跨学科学习,尝试从多个角度出发思考、解决桥梁模型设计与制作过程中遇到的难题,培养学生应用科学、数学和技术解决工程问题的能力。
(二)教学内容
为了让学生的学习遵循一个完整的、循序渐进的过程,此项目教学划分为以下2个课时。
(三)教学设计
第1课时:学习桥梁制作相关的学科知识,制定初步的设计方案。
1.教学目标
(1)掌握基本的力学知识,学会运用力学知识解决实际问题;
(2)学会制定初步的设计方案。
2.教学程序设计
第2课时:制作桥梁模型,完善设计方案。
1.教学目标
(1)掌握桥梁模型在设计与制作过程中涉及的科学原理和技术手段;
(2)初步了解工程是什么,理解一个工程学问题常常有多种解决方案,学会应用科学、数学和技术解决工程学问题。
2.教学程序设计
三、 结语
近年来,在我国已经有很多教师开始关注STEM教育,并对此做了大量的研究,也尝试在自己的课堂中渗透STEM教育的理念。就如本文,根据个人对STEM教育理念的思考和理解,以《桥梁模型的设计与制作》教学设计,在高中物理课堂中融入STEM教育,既能符合人教版高中《物理》必修1中让学生掌握基本的学知识的课程要求,也融入了科学、技术、工程和数学四大领域的知识与运用。这只是一次初步的尝试,如何更系统、更完善地在整个高中阶段的物理教学中贯彻STEM教育,仍旧是一个值得深入的研究点。