试论从物理学科教育走向STEAM融合教育
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[摘 要]物理教学不仅要注重传授物理基础理论知识，还要注重提升物理综合能力，更要注重培养学生的物理学科核心素养。在这些教学目标的指引下，中学物理学科教育必须走向STEAM融合教育，融合教育中应包含探究式理念，并且要进行跨学科重构，还要以交互式活动为载体。
[关键词]中学物理;学科教育;STEAM融合教育
物理学科教学与人们日常生活的联系甚是密切，所以，随着人类社会进入了人工智能时代，物理学科教学也需有所创新，方能更好地适应时代的变迁以及学生的成长需求。
一、物理教学要适应时代变化
最初STEAM还是STEM，代表着科学、技术、工程以及数学，是这四个概念的英文单词首字母，重在通过这几门学科的融合教育，培养新型的科技人才，后来人们又在该教育体系中融入了艺术教育，即Arts，實现了由STEM到STEAM的转变。基于此，STEAM模式下的融合教育具备四个特征：一是面向未来;二是重视课程体系与教学体系的重构;三是强调跨领域教育;四是强调创新与实践。STESM式的融合教育，虽是美国政府实现未来教育的重要途径，但随着其设想的完善和体现出的应用价值，也逐渐被其他国家所借鉴，成为教育创新的一种新方式。
其实，在物理学科中，STEAM式的融合教育也并非是一个新概念，因为在中学课程标准中就有STS（即科学、技术和社会）的理念，所以，这种融合教育也可以说是STS理念在步入智能时代之后的具体化。根据STS理念，物理教育既要实现知识传授与知识运用的双重目标，还要让学生认识到科学知识在实际运用中存在的“双刃性”，也就是科学知识运用兼具有益、有害两种特性，在此基础上理解科学、社会以及技术三者之间的关系。另外，STS教育虽然在倡导物理教育的适应性，但是如何适应环境变化，却一直没有提出具有可行性的措施。在这方面，STEAM式融合教育具备先进性，不仅明确指出了教育改革的方向，对于学习模式也有详细的阐述，也是问题驱动或是项目驱动。因此，未来中学物理学科教学应当逐步走向STEAM类型的融合教育。
以往的中学物理教学多偏向于基础理论知识的传授，而很少关注学生的学习兴趣、实验能力和信息技术水平。鉴于此，在进行STEAM式融合教育的时候，课程体系与教学方法都应借助该教育理念进行创新。为了培养具备良好适应能力的创新人才，还应通过教学活动帮助学生在学习过程中逐步树立科学观念，让学生具有物理思维能力、实验能力、探究能力，具有科学责任、科学精神以及科学习惯等物理学科素养。
二、信息技术与物理教学的整合研究
信息技术与中学物理教学的整合，一共经历了两个发展阶段。
第一，网络主题探究阶段。该阶段的核心特点便是采取了“Web Quest”类型的教学模式。其中，“Web”代表着“网络”，“Quest”代表着“寻求”和“调查”，所以“Web Quest”意味着“专题调查”。此模式包括六大组成部分，即任务、资源、引言、过程、评价以及结束语。在这一阶段，探究活动主要依托于互联网展开，而探究主题多选自物理教材中的延伸拓展内容。
第二，融合教育阶段。随着网络手段的普及与应用，人们的认识有了深化，既认识到片面强调主题探究学习的不足，也发现在此阶段的辅助下教学需求基本得以满足，所以，人们开始探索教育的新模式，也即STEAM式融合教育。在此阶段中，人们开始重视教师的主导作用，并且部分物理教师也开始尝试将数字化工具添加在一些重点内容中，用以增强数字化环境与师生间的合作性与互动性，如在物理学科教学中使用交互式电子白板辅助教学重难点内容等。从实践来看，STEAM式的融合教育的确对学生大有裨益。除此之外，信息技术与中学物理教学的整合，也使得教学理念产生了变化，实现了由“教”到“学”的转变，也即教学改革的重心转移到了如何借助互联网环境达到个性化教学的目的。随着科技的创新与发展，在这一阶段涌现出多种辅助技术，如3D打印技术、虚拟现实、虚拟现实技术以及移动互联设备等，使教学形式更加多样化。教师可以以微课为载体，利用微视频向学生传授知识，学生则可以根据自己的实际学习需求，选择适合自己学习的视频进行观看与学习，这就打破了传统教学的时空限制，使学生的自主学习成为了现实。
三、融合教育的创新之道
结合中学物理学科的特点开展融合教育，走创新之路，是以探究式学习理念为引领，落实STEAM式融合教育所具有的重构性、跨学科性、创新性以及实践性内涵，最终以核心素养的培养达到增强学生物理学科能力的目的。
首先，融合教育中应包含探究式理念。所有生物在趋利避害时使用的一项本能便是探究，人类在适应一个陌生环境时也会进行探究式学习，而探究式学习其实就是学习科学家的探索方法。因此，在中学物理教学中，必须在探究式理念的指引下选择适合的教学方法，深入开展教学活动。例如，在学习光的直线传播时，教师可以先进行课前导入，通过播放课件、组织游戏等，导入教学问题：光现象产生的方法是什么？然后将这一问题进行分解，划分为传播条件、光源等子问题，最后再以发散提问或聚合总结的形式，对这一知识点做“收尾”教学。
其次，需要进行跨学科重构。受经济发展水平所限，每一地区在数字化环境方面都存在较大差异，加之应试教育对人们观念的影响，信息技术在教学中的运用产生了两种观念。其一是“辅助说”，持这种观念的人认为，信息技术应用于课堂只是起到辅助教学的作用，处于或有或无的地位;其二是“重构说”，持这种观念的人认为，信息技术应用于课堂的作用并非帮助教师表达，更多的在于辅助师生构建数字化教学环境，不能当作可有可无的存在，并且信息技术还与符号体系手段、实物教学手段共同组成新型教学模式的必要手段，有助于培养学生的跨学科能力。另外，为了培养学生的学科素养，物理教学也不能再将教学重点放在基础理论知识的传授方面，还要通过教学活动培养学生应用知识的习惯。物理教学的开展需要坚持理论联系实际的原则，这就不得不提到问题式学习模式。对于STEAM式融合教育而言，只有推行问题式学习模式，方能实现这种教育模式的价值。在问题式学习模式中，强调问题情境的创设，要求给每位学生提供解决问题的机会，然后引导学生运用多学科的知识解决问题。例如，调查社区水污染的问题会涉及到化学、物理学以及生命科学等领域的知识，需要教师与学生都具备跨学科意识，能够打破原有的物理学科课程结构，将多类学科的多种共同概念进行整合，完成对知识体系的重构。
最后，还需要以交互式活动为载体。所谓交互式活动，是指在智能环境下，人与物、师与生、物与物之间进行的交互作用。一般来讲，学生物理学科素养的提升依赖于测评等方式，所以，传统教学存在“重结论轻实施”的认知误区，如传统物理教学往往不太重视实验探究活动等。对此，需要重新认识物理学科的结构，即完整化的物理学科应当包含三个部分：一是知识符号体系;二是物理学发展史;三是共通概念。在培养学生学科素养时，一定要借助交互式活动，让学生掌握这三个部分的内涵。除此之外，在组织相关的交互式活动时，还需将探究式学习理念贯穿其中。具体来讲，探究式活动应当有三种类型：一是实物探究活动;二是理论探究活动;三是数码探究活动。三种类型分别对应实物手段、理论符号手段及计算机手段，教师可以将这三种手段综合应用，用于突破物理教学难点。例如，物理概念具有极强的抽象性，学生往往难以理解概念背后的含义，而借助这三种手段应用多媒体技术，就可以通过虚拟仿真实验来解决。又如，当前班级教学正在趋向于标准化，这种教学模式难以满足学生的个性化发展，教师可以借助这三种手段制作微课视频进行在线教学，也可以运用无线互联课堂支持学生的个性学习或使用电子书包减轻学生学习负荷等。
总之，信息技术的产生与发展给物理教学改革带来了创新机遇，物理教师应当把握机遇，积极借助校内资源实施STEAM式融合教育，让学生能够学有所得。
参考文献：
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[2]项华，毛澄洁，熊晓燕.从物理学科教育走向STEAM融合教育——中学物理教学创新之道[J].中小学数字化教学，2017，（03）.
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（责任编辑 赵永玲）
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