譚宇斌 張照滔

科學(xué)探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次模型，也是高中物理核心素養(yǎng)的重要成分，而在物理課堂中如何有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力卻尚無定論。本研究在“常見電路的元器件”教學(xué)中，引入能有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)技術(shù)工程素養(yǎng)的STEM教學(xué)6E模式，與傳統(tǒng)高中物理課程相結(jié)合，以“自制交通信號燈”為課程主線，嘗試挖掘出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效方式。

一、STEM教育與科學(xué)探究

在STEM教育于中國蓬勃發(fā)展的2017年，教育部頒布了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，其中，物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四大重要成分，登上了物理教育界的舞臺。其中，科學(xué)探究能力作為上一次課改已被提及的重要素養(yǎng)，其范式、流程都得到了新的變革?，F(xiàn)有研究表明，學(xué)生的科學(xué)探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次模型，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)不能簡單化、程序化。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力成了物理教學(xué)的熱點。

筆者認(rèn)為，STEM教育因其對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)的有效性被引入國內(nèi)科學(xué)教育，而物理教學(xué)中科學(xué)探究能力的發(fā)展往往伴隨著學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、動手實驗?zāi)芰Φ奶嵘Ｒ虼?，兩者具有一定的相關(guān)性。同時，學(xué)生的科學(xué)探究能力的發(fā)展常常是在“真實情境下的自主實驗”中產(chǎn)生的，而STEM教育則往往需要“讓學(xué)生自主設(shè)計并完成工程解決問題”。因此，本研究嘗試將STEM教育融入高中物理教學(xué)中，以探究通過STEM教育對學(xué)生科學(xué)探究能力進行培養(yǎng)的可行性。

二、基于STEM教育理念的高中物理科學(xué)探究能力培養(yǎng)實踐

1.STEM教育的模式

STEM所包含的四種素養(yǎng)并不是孤立的，而是需要多素養(yǎng)綜合培養(yǎng)的，因此衍生出多種教學(xué)模式，其中STEM教學(xué)的主流教學(xué)模式是基于問題的學(xué)習(xí)模式（PBL，Problem-Based Learning）和6E教學(xué)模式，即：參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）、評估（Evaluate），是美國國際技術(shù)與工程教育學(xué)會從馬里蘭州教育部整合的“5E”教學(xué)模式演變而來。

由于本模式結(jié)合了物理學(xué)科中“科學(xué)探究”的思維模式與“工程設(shè)計”的動手能力，能讓學(xué)生在真實的情境中感知問題，并依靠自己整合各學(xué)科知識，主動學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，通過實踐解決實際問題，提升學(xué)生探究能力。因此，它是綜合發(fā)展學(xué)生STEM素養(yǎng)的有效教學(xué)模式，也是本研究選用的融入物理教學(xué)中的首選模式。

2.基于STEM教育的“6E”模式物理課堂教學(xué)設(shè)計

基于粵教版必修第三冊第四章第一節(jié)“常見電路的元器件”的教學(xué)內(nèi)容，以自制交通信號燈為例，按照“6E教學(xué)模式”進行課堂教學(xué)設(shè)計（見上表）。

三、結(jié)語

STEM教育并不是架空于基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)外的“亭臺樓閣”，它是可以貫穿于學(xué)科教學(xué)中的一種能綜合提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，更是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、科學(xué)探究的一種可行手段。將STEM教育融入物理課程之中，能夠有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，同時也為傳統(tǒng)高中物理課堂增添一抹不一樣的色彩。但是我們應(yīng)當(dāng)注意，強調(diào)STEM教育并不等同于否認(rèn)傳統(tǒng)科學(xué)課程，STEM教育與傳統(tǒng)科學(xué)課程不應(yīng)是相互取代的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)是相輔相成，因地制宜的關(guān)系。

責(zé)任編輯 王思靜