王惠

摘 要 STEM教育是國際上新興的科學(xué)教育理念，本文基于對STEM教育的分析與解讀，結(jié)合STEM教育，從課程目標(biāo)和教材兩個方面論述物理教育的改革，旨在為物理課程方面的深化改革作出有意義的探討。

關(guān)鍵詞 STEM教育 課程目標(biāo) 教材

中圖分類號：G40-058.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

物理教育的改革深刻影響著科學(xué)教育改革的深度與廣度，而課程目標(biāo)、教材、教學(xué)模式和教學(xué)評價的改革是物理教育改革的重要環(huán)節(jié)，物理教育這些方面的改革值得深入研究與探索。而STEM教育是起源于美國現(xiàn)在正興盛于多個國家和地區(qū)的教育運(yùn)動，基于STEM教育的視角對我國物理教育的研究，對于我國基礎(chǔ)教育階段物理課程與教學(xué)變革有著重要的借鑒價值。

1 STEM教育簡介

STEM是英文“科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)”（Science，Technology，Engineering，and Mathematics）的簡稱。STEM教育是STEM思想的最好實(shí)踐，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的知識相互聯(lián)系形成有機(jī)的統(tǒng)一整體，旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的綜合素養(yǎng)，讓學(xué)生成長為實(shí)用型、創(chuàng)新型人才。在第二屆 STEM 國際教育大會上，來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)的 Reid 教授梳理了催生 STEM 教育迅猛發(fā)展的主要社會經(jīng)濟(jì)因素：

（1）對知識密集型產(chǎn)業(yè)與服務(wù)的需求；

（2）信息與傳播技術(shù)在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用；

（3）科技成果在商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中快速轉(zhuǎn)化與應(yīng)用；

（4）經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織國家對創(chuàng)新的高度需求；

（5）西方高中學(xué)生學(xué)習(xí) STEM 學(xué)科人數(shù)的下降開展。

STEM 教育可以提升學(xué)生科學(xué)與技術(shù)素養(yǎng)，為將來從事相關(guān)領(lǐng)域的工作作好準(zhǔn)備。因此，實(shí)施 STEM 教育被認(rèn)為是增加國家競爭力的重要手段。

2課程如何應(yīng)對

2.1物理課程目標(biāo)的制定

物理課程目標(biāo)的制定在物理教育改革中具有引領(lǐng)價值，可以促使高質(zhì)量物理課程的產(chǎn)生。隨著科技的發(fā)展，各學(xué)科知識相互融合趨勢已經(jīng)非常明顯，有學(xué)者指出美國對STEM領(lǐng)域教育的重視反映了其對21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的敏銳洞察力。美國STEM教育的課程目標(biāo)的制定，以美國較為成功地實(shí)施STEM教育的北卡羅來納州科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)校（簡稱NCSSM）為例，其物理課程目標(biāo)是為幫助學(xué)生學(xué)習(xí)如何運(yùn)用力、能量、動量的基本定理來描述自然界，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用合適的數(shù)學(xué)和技術(shù)工具來解決問題和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的能力。由上述內(nèi)容可以看出美國物理的課程目標(biāo)重視學(xué)生對物理知識的理解與應(yīng)用、注重學(xué)生問題解決的能力的培養(yǎng)以及研究能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)、重視學(xué)生對跨學(xué)科知識的綜合運(yùn)用，這也正體現(xiàn)了STEM教育的思想。

我國教育部制定的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）明確指出初中階段物理課程的目標(biāo)是提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，此階段的物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練，而且注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面的培養(yǎng)。義務(wù)教育階段的物理教育目標(biāo)忽視綜合運(yùn)用物理與跨學(xué)科知識解決問題的能力，僅在課程基本理念中提到注意學(xué)科知識的滲透。建議物理課程目標(biāo)制定者不妨用一種整合的思維來看待物理教育，來進(jìn)行物理課程目標(biāo)的研制，將與物理聯(lián)系密切的數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程的學(xué)習(xí)納入物理課程學(xué)習(xí)目標(biāo)之中，注重物理課程與數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程之間的整合。

2.2國內(nèi)物理教材

教材的編制與課程內(nèi)容的編排有著緊密聯(lián)系。美國初中科學(xué)教材內(nèi)容的編排上相比國內(nèi)教材（以人教版物理教材為例）比較鮮明的特色就是活動內(nèi)容的編排在教材中占有很大比重，美國科學(xué)教材注重通過活動教授知識和幫助學(xué)生鞏固運(yùn)用知識。

以《科學(xué)探索者叢書》為例，活動具體分為學(xué)科探索活動和跨學(xué)科探索活動兩部分。

跨學(xué)科探索活動部分，其內(nèi)容主要包含“數(shù)學(xué)工具箱”、“科學(xué)與歷史”、“科學(xué)與社會”、“鏈接”四個模塊。教材中“數(shù)學(xué)工具箱”和“增進(jìn)技能”模塊在科學(xué)教育中滲透培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)和加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解與運(yùn)用，充分體現(xiàn)STEM教育理念。在新課改理念指導(dǎo)下，我國初、高中物理教材增設(shè)更多探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)分設(shè)有“演示”、“實(shí)驗(yàn)”、“做一做”模塊，但缺乏訓(xùn)練學(xué)生基本探究技能的實(shí)驗(yàn)以及跨學(xué)科探索實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有物理教材使得學(xué)生基本知識的學(xué)習(xí)與基本探究技能的培養(yǎng)相互脫節(jié)，并且知識結(jié)構(gòu)單一，其內(nèi)容編排沒有涉及與物理知識相關(guān)的技術(shù)與工程知識。

“科學(xué)與歷史”模塊主要是科學(xué)史的介紹，科學(xué)史其實(shí)也是科學(xué)概念形成的過程，學(xué)生對科學(xué)史的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀、準(zhǔn)確地理解科學(xué)概念。英國有學(xué)者通過對5個班級的11到14歲的中學(xué)生的問卷與訪談發(fā)現(xiàn)：將科學(xué)史融入教學(xué)中能夠增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的了解，能夠產(chǎn)生較為持久的學(xué)習(xí)?！翱茖W(xué)與社會”模塊，旨在讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)與人類社會的關(guān)系，能夠熱愛科學(xué)、正確地看待和運(yùn)用科學(xué)?？梢娒绹茖W(xué)教材不僅注重科學(xué)知識的（下轉(zhuǎn)第39頁）（上接第9頁）傳授，也注重通過科學(xué)教育培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷。我國物理教材設(shè)置有“科學(xué)漫步”和“STS科學(xué)·技術(shù)·社會”模塊，體現(xiàn)新課改加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的聯(lián)系的理念，而教材中科學(xué)史內(nèi)容的編排比較欠缺。

借鑒《科學(xué)探索者》對我國的物理教材的編寫有以下幾點(diǎn)建議：

（1）適當(dāng)增加基本技能實(shí)驗(yàn)以及與物理聯(lián)系緊密的跨學(xué)科知識；

（2）適當(dāng)增加STEM的內(nèi)容，教材編寫中滲透數(shù)學(xué)知識和技術(shù)的知識；

（3）教材編寫增加科學(xué)史的內(nèi)容，更加關(guān)注人文情懷，以及注重強(qiáng)調(diào)科學(xué)的社會意義。

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