余秀玉

摘要：物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，注重知識(shí)體系的建構(gòu);STEM教育旨在融合個(gè)學(xué)科自然知識(shí)去解決實(shí)際問題，從而提升學(xué)生綜合素養(yǎng)和綜合能力。本文從在中午物理學(xué)科中以科技制作作為抓手實(shí)施STEM教育的必要性、利用物理科技制作推進(jìn)STEM教育的優(yōu)勢(shì)、以及物理科技制作的教學(xué)安排和實(shí)踐效果等進(jìn)行觀點(diǎn)的闡述。

關(guān)鍵詞：STEM教育;物理教育;科技制作

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程這是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用、解決社會(huì)發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)和工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。

物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，旨在探究萬物之理。新課程標(biāo)準(zhǔn)下，物理教學(xué)，不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)驗(yàn)證或者證偽，而是注重知識(shí)的建構(gòu)過程。即從實(shí)際生活中常見現(xiàn)象中發(fā)且提出問題，做出合理的猜想，繼而進(jìn)行科學(xué)探究，建構(gòu)知識(shí)體系，最終運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中實(shí)際問題，甚至能設(shè)計(jì)制作出具有一定實(shí)用意義的器物。

一、在中學(xué)物理學(xué)科中以科技制作為抓手實(shí)施STEM教育的必要性

（一）STEM教育是時(shí)代需要，更是強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)。

放眼國(guó)際社會(huì)，了解STEM教育的發(fā)展和地位。2006年美國(guó)總統(tǒng)布什在《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃》中提出：知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代教育目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才，并稱其為全國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。2011年奧巴馬總統(tǒng)在《美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略》中指出，美國(guó)未來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力取決于其創(chuàng)新能力?！皠?chuàng)新教育運(yùn)動(dòng)”就是加強(qiáng)STEM教育。2016年我國(guó)教育部出臺(tái)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中明確指出利用有效信息技術(shù)推進(jìn)“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEM教育……

由此可見STEM教育是教育的趨勢(shì)，能否培養(yǎng)一批具有STEM素養(yǎng)的理工科高素質(zhì)人才是提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。而作為基礎(chǔ)教育階段中STEM教育更是確定領(lǐng)導(dǎo)地位的保障。

（二）STEM教育理念與物理學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)高度一致。

STEM教育的目標(biāo)培養(yǎng)能應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)和技能配合工程思維去創(chuàng)新發(fā)明，解決生活實(shí)際問題的創(chuàng)新型人才。STEM教育偏向于理工科，與物理學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)不謀而合。新課程標(biāo)準(zhǔn)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程經(jīng)歷著問題的提出、探究方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、科技創(chuàng)新，體驗(yàn)著科學(xué)探究的艱辛和興奮。其中既有建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，又有技術(shù)的運(yùn)用，也有工程和數(shù)學(xué)的創(chuàng)新和實(shí)踐。放眼物理史，不乏STEM教育的踐行大師。愛迪生發(fā)明電燈，對(duì)燈絲的尋找到最終確定;萊特兄弟秉著飛翔的愿望從踐行仿生學(xué)制作出第一部飛機(jī)。這些科學(xué)家從發(fā)現(xiàn)到發(fā)明的過程就是完美的STEM。實(shí)施物理科技制作就是STEM教育的踐行。

二、利用物理科技制作，推進(jìn)STEM教育的優(yōu)勢(shì)

（一）物理科技制作，能引起學(xué)生探知自然規(guī)律的欲望。

孔老夫子說：學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說乎。文字解說是：學(xué)習(xí)了之后又時(shí)不時(shí)的復(fù)習(xí)，不是很高興嗎？說實(shí)在，學(xué)習(xí)之后時(shí)不時(shí)的復(fù)習(xí)，這個(gè)行為過程中，找不出高興的地方。其實(shí)孔老夫子的意思是：你學(xué)了新知識(shí)，能在合適的時(shí)候用到它，不是很高興嗎？這也符合教育學(xué)原理：如果你能經(jīng)常使用一些知識(shí)，你就會(huì)越來越喜歡這些知識(shí)。通過簡(jiǎn)單刻板的文字練習(xí)去復(fù)習(xí)知識(shí)，必定會(huì)心生厭倦。物理科技制作，讓知識(shí)變成了實(shí)實(shí)在在的物品，學(xué)生體驗(yàn)了一把設(shè)計(jì)師、工藝師的癮。在作品展示時(shí)學(xué)生們都非常的驕傲和積極，可見制作給學(xué)生帶來了發(fā)自內(nèi)心的喜悅，從而激發(fā)了探知自然規(guī)律的欲望。

（二）科技制作，加強(qiáng)了學(xué)科融合，能全面提升STEM素養(yǎng)。

科技作品的誕生，其功能的實(shí)現(xiàn)，不僅僅歸功于物理知識(shí)，還需要有工程技術(shù)的支持，數(shù)學(xué)的協(xié)助，以及其他學(xué)科的融合。這簡(jiǎn)直就是stem教育理念的完美體現(xiàn)。比如制作小型飛空火箭，借用泡騰片與水產(chǎn)生的氣體壓力，再利用力的相互作用讓火箭騰空。泡騰片與水的比例決定產(chǎn)氣量，就涉及化學(xué)科中飽和度的知識(shí)。不僅僅如此，一個(gè)作品從結(jié)構(gòu)的合理性，比例的協(xié)調(diào)性、美觀度還需要學(xué)生具有工程技術(shù)，數(shù)學(xué)能力以及繪畫能力。一個(gè)作品的完成，預(yù)示著一次綜合能力的磨練與提升。

（三）科技制作，促進(jìn)小組合作學(xué)習(xí)的開展，讓學(xué)生真正成為課堂的主人。

傳統(tǒng)教學(xué)中，幾乎學(xué)生都是被動(dòng)的接受知識(shí)，課堂只是教師滔滔不絕的個(gè)人表演，學(xué)生的嘴巴被關(guān)上了，手腳給束縛了，思維也被定格了。學(xué)生在課堂上沒有參與權(quán)，主動(dòng)性不高，學(xué)習(xí)效率通常比較低下。而科技制作中，都是以小組為單位，為了共同的目標(biāo)，進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，交流設(shè)計(jì)，互相協(xié)助進(jìn)行產(chǎn)品的制作、修改以及展示。在小組里每個(gè)人都有明確的分工，每個(gè)人都有權(quán)利有義務(wù)出謀獻(xiàn)策，他們就是整個(gè)課堂的主人。

三、物理教學(xué)過程中實(shí)施科技制作的教學(xué)安排和實(shí)踐效果

筆者在2018學(xué)年物理八/九年級(jí)教學(xué)過程中實(shí)施了科技制作。對(duì)象是來自增城中學(xué)八/九年級(jí)的在校學(xué)生共620人。

（一）科技制作學(xué)期安排表

（二）經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的試驗(yàn)，在學(xué)期末利用問卷調(diào)查和訪談的

方法分析學(xué)生對(duì)科技制作實(shí)施的接受程度，結(jié)果如下：

由問卷和訪談的結(jié)果分析中可以看出，學(xué)生普遍對(duì)物理教學(xué)中實(shí)施的科技制作很感興趣。尤其對(duì)體驗(yàn)和展示自己作品興趣濃厚，這與中學(xué)生喜愛分享、喜歡表現(xiàn)自我能力有很大的關(guān)系。科技制作中充分發(fā)揮了學(xué)生自主性，讓學(xué)習(xí)過程變得生動(dòng)有趣，多數(shù)作品都可以帶到實(shí)際生活中使用，更增加了他們的成就感，因此學(xué)生也對(duì)物理系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生更加濃厚的興趣。

四、總結(jié)

從上述數(shù)據(jù)與筆者上課過程中的觀察，筆者認(rèn)為物理教學(xué)中實(shí)施科技制作，使知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活，體現(xiàn)了知識(shí)改造生活服務(wù)生活的作用。學(xué)科之間的融合要求并提高了學(xué)生綜合能力。小組合作的形式完全體現(xiàn)了學(xué)生本位的理念，激發(fā)了學(xué)生的參與熱情和自主性，進(jìn)而帶動(dòng)了學(xué)生深入學(xué)習(xí)課堂知識(shí)熱情，激發(fā)學(xué)生探索物理真知的欲望。整個(gè)物理科技制作過程體現(xiàn)了STEM教育理念和培養(yǎng)方向，很好的提升了中學(xué)生STEM素養(yǎng)。

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（作者單位：廣州市增城區(qū)增城中學(xué)）