浅谈STEM教育及其对我国物理教育的启示

王惠

摘 要 STEM教育是国际上新兴的科学教育理念，本文基于对STEM教育的分析与解读，结合STEM教育，从课程目标和教材两个方面论述物理教育的改革，旨在为物理课程方面的深化改革作出有意义的探讨。

关键词 STEM教育 课程目标 教材

中图分类号：G40-058.1 文献标识码：A

物理教育的改革深刻影响着科学教育改革的深度与广度，而课程目标、教材、教学模式和教学评价的改革是物理教育改革的重要环节，物理教育这些方面的改革值得深入研究与探索。而STEM教育是起源于美国现在正兴盛于多个国家和地区的教育运动，基于STEM教育的视角对我国物理教育的研究，对于我国基础教育阶段物理课程与教学变革有着重要的借鉴价值。

1 STEM教育简介

STEM是英文“科学、技术、工程和数学”（Science，Technology，Engineering，and Mathematics）的简称。STEM教育是STEM思想的最好实践，它将科学、技术、工程、数学的知识相互联系形成有机的统一整体，旨在培养学生科学、技术、工程、数学的综合素养，让学生成长为实用型、创新型人才。在第二届 STEM 国际教育大会上，来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学的 Reid 教授梳理了催生 STEM 教育迅猛发展的主要社会经济因素：

（1）对知识密集型产业与服务的需求；

（2）信息与传播技术在全球范围内的广泛应用；

（3）科技成果在商业生产领域中快速转化与应用；

（4）经济合作和发展组织国家对创新的高度需求；

（5）西方高中学生学习 STEM 学科人数的下降开展。

STEM 教育可以提升学生科学与技术素养，为将来从事相关领域的工作作好准备。因此，实施 STEM 教育被认为是增加国家竞争力的重要手段。

2课程如何应对

2.1物理课程目标的制定

物理课程目标的制定在物理教育改革中具有引领价值，可以促使高质量物理课程的产生。随着科技的发展，各学科知识相互融合趋势已经非常明显，有学者指出美国对STEM领域教育的重视反映了其对21世纪科学技术发展的敏锐洞察力。美国STEM教育的课程目标的制定，以美国较为成功地实施STEM教育的北卡罗来纳州科学和数学学校（简称NCSSM）为例，其物理课程目标是为帮助学生学习如何运用力、能量、动量的基本定理来描述自然界，旨在培养学生运用合适的数学和技术工具来解决问题和进行实验研究的能力。由上述内容可以看出美国物理的课程目标重视学生对物理知识的理解与应用、注重学生问题解决的能力的培养以及研究能力、实践能力的培养、重视学生对跨学科知识的综合运用，这也正体现了STEM教育的思想。

我国教育部制定的《义务教育物理课程标准》（2011年版）明确指出初中阶段物理课程的目标是提高全体学生的科学素养，此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。义务教育阶段的物理教育目标忽视综合运用物理与跨学科知识解决问题的能力，仅在课程基本理念中提到注意学科知识的渗透。建议物理课程目标制定者不妨用一种整合的思维来看待物理教育，来进行物理课程目标的研制，将与物理联系密切的数学、技术、工程的学习纳入物理课程学习目标之中，注重物理课程与数学、技术、工程之间的整合。

2.2国内物理教材

教材的编制与课程内容的编排有着紧密联系。美国初中科学教材内容的编排上相比国内教材（以人教版物理教材为例）比较鲜明的特色就是活动内容的编排在教材中占有很大比重，美国科学教材注重通过活动教授知识和帮助学生巩固运用知识。

以《科学探索者丛书》为例，活动具体分为学科探索活动和跨学科探索活动两部分。

跨学科探索活动部分，其内容主要包含“数学工具箱”、“科学与历史”、“科学与社会”、“链接”四个模块。教材中“数学工具箱”和“增进技能”模块在科学教育中渗透培养学生的技术素养和加深学生对数学知识的理解与运用，充分体现STEM教育理念。在新课改理念指导下，我国初、高中物理教材增设更多探究实验的内容，并且根据实验的特点分设有“演示”、“实验”、“做一做”模块，但缺乏训练学生基本探究技能的实验以及跨学科探索实验，现有物理教材使得学生基本知识的学习与基本探究技能的培养相互脱节，并且知识结构单一，其内容编排没有涉及与物理知识相关的技术与工程知识。

“科学与历史”模块主要是科学史的介绍，科学史其实也是科学概念形成的过程，学生对科学史的学习有助于学生形成正确的科学本质观、准确地理解科学概念。英国有学者通过对5个班级的11到14岁的中学生的问卷与访谈发现：将科学史融入教学中能够增进学生对科学本质的了解，能够产生较为持久的学习。“科学与社会”模块，旨在让学生认识到科学与人类社会的关系，能够热爱科学、正确地看待和运用科学。可见美国科学教材不仅注重科学知识的（下转第39页）（上接第9页）传授，也注重通过科学教育培养学生的人文情怀。我国物理教材设置有“科学漫步”和“STS科学·技术·社会”模块，体现新课改加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系的理念，而教材中科学史内容的编排比较欠缺。

借鉴《科学探索者》对我国的物理教材的编写有以下几点建议：

（1）适当增加基本技能实验以及与物理联系紧密的跨学科知识；

（2）适当增加STEM的内容，教材编写中渗透数学知识和技术的知识；

（3）教材编写增加科学史的内容，更加关注人文情怀，以及注重强调科学的社会意义。

参考文献

[1] 丁杰，蔡苏，江丰光，余胜泉.科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究——第二届STEM国际教育大会述评[J].开放教育研究，2013，4，19（2）.

[2] 吴俊杰，梁森山，李松泽.STEM教育对中国培养适应21世纪的复合型创新型人才的启示[J].中小学信息技术教育，2013（03）：43-47.

[3] 中华人民人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[M].北京师范大学出版社，2012.

[4] [美]帕迪利亚.科学探索者-运动、力与能量（第二版）[M].胡跃明，曹增节译.浙江教育出版社，2010.

[5] 王晶莹.西方理科教师科学本质观的研究路径与思考[J].全球教育展望，2007（08）：59-63.

[6] 赵中建，施久铭.STEM视野中的课程改革[J].人民教育，2014（02）：64-67.

[7] Next Generation Science Standards. MS-PS2 Motion and Stability： Forces and Interactions PERFORMANCE EXPECTATIONS.

[8] 黄晓，李扬.论STEM教育的特点[J].江苏教育研究，2014（15）：5-7.