在高中物理课堂中渗透STEM教育的教学设计

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，已经越来越广泛地應用于其他学科，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关注和学习。

（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。

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。