基于STEM教育的中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐研究基于STEM下的教學(xué)，不僅僅是表面上的四門學(xué)科組合式教學(xué)，而是將所有學(xué)科都組合在一起實(shí)施全面的整合式教學(xué)，所以在這種教學(xué)思維下，學(xué)生的學(xué)習(xí)就不再是單一的學(xué)習(xí)過程，而是在融合以及聯(lián)系中學(xué)習(xí)相應(yīng)的內(nèi)容。在中學(xué)物理的教學(xué)中，應(yīng)用STEM教學(xué)，可以讓學(xué)生更好的完成物理知識的探究和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實(shí)踐以及探究的過程中了解物理知識，此時(shí)學(xué)生解決問題以及探究的能力都能夠得到提升。STEM在教學(xué)中的應(yīng)用對學(xué)生物理知識的學(xué)習(xí)有重要的影響意義，也讓中學(xué)物理的教學(xué)更加的科學(xué)化。提綱CATALOG0304反思0102素養(yǎng)背景案例在中學(xué)物理教學(xué)中融入STEM教育的背景PART01背景

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡稱。STEM教育并不是指把四門學(xué)科進(jìn)行簡單的“拼盤”，其核心內(nèi)涵是要把這四個(gè)方面的內(nèi)容整合成一個(gè)有機(jī)體，以基于項(xiàng)目的學(xué)科交融方式更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。我國的基礎(chǔ)科學(xué)教育有著良好的科學(xué)——數(shù)學(xué)整合傳統(tǒng)，但是在科學(xué)——技術(shù)整合和科學(xué)-工程整合上還存在著很大的不足，甚至是缺失。1986年，在美國國家科學(xué)委員會發(fā)表的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告中就提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”的綱領(lǐng)性建議，被視作是提倡STEM教育的開端。1996年，美國國家科學(xué)基金會頒布《塑造未來：科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科生教育新期望》，要“培養(yǎng)K-12教育系統(tǒng)中科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)學(xué)科的師資隊(duì)伍”。這表明STEM教育從高等教育發(fā)展到包括中小學(xué)在內(nèi)的整個(gè)教育領(lǐng)域。2007年，美國頒布《給未來技術(shù)、教育和科學(xué)領(lǐng)域杰出成就創(chuàng)造機(jī)會》法案，將“加強(qiáng)從小學(xué)到研究生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)綜合教育”視為21世紀(jì)教育改革目標(biāo)，將STEM教育以立法的方式強(qiáng)力推進(jìn)。2011年，美國國家科學(xué)院發(fā)表《成功的K-12階段STEM教育：確認(rèn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的有效途徑》，確立K-12階段STEM教育的主要目標(biāo)：提高學(xué)生興趣，提高弱勢群體參與的積極性，提高所有學(xué)生的STEM素養(yǎng)，明確了中小學(xué)STEM教育目標(biāo)。2013年，美國發(fā)布《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》要求在STEM學(xué)科之間建立更多更深的聯(lián)系，明確概述了包含工程學(xué)和科學(xué)的核心學(xué)科理念及實(shí)踐知識，強(qiáng)調(diào)以跨學(xué)科的方式學(xué)習(xí)科學(xué)和工程學(xué)知識。2015年，美國頒布《STEM教育法》，通過專項(xiàng)立法的形式保障STEM教育的實(shí)施。2016年，《2026:STEM教育創(chuàng)新愿景》對美國STEM教育的未來發(fā)展提出六大愿景并指出所面臨的挑戰(zhàn)。展示了STEM教育未來發(fā)展的美好愿景。

STEM教育在美國興起后，迅速蔓延到世界其他國家。英國教育與技能部在2006年發(fā)布了《科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)計(jì)劃報(bào)告》（Thescience，Technology，EngineeringandMathematicsProgrammeReport）；德國搭建了STEM教育戰(zhàn)略框架，將促進(jìn)STEM人才培養(yǎng)寫入國家發(fā)展戰(zhàn)略；芬蘭推出了以LUMA數(shù)學(xué)和科學(xué)教育項(xiàng)目為代表性的全國性STEM教育促進(jìn)項(xiàng)目并設(shè)立LUMA國家中心，促進(jìn)STEM教育研究和教師發(fā)展。2013年全球STEMx教育大會的專題中涉及的國家有芬蘭、澳大利亞、新西蘭、贊比亞等。2018年11月，第五屆國際STEM教育大會（5thInternationalSTEMEducationConference）召開，超過20個(gè)國家的代表參加了此次大會。

2015.09教育部辦公廳征求《關(guān)于“十三五”期間全滿深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，意見中教育部首提探索“STEAM”教育“”創(chuàng)客教育“新模式。2016.06教育部印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》通知，指出要積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。2017.01國務(wù)院印發(fā)《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知》，指出大力開展校內(nèi)外結(jié)合的科技教育活動，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2017.06《中國STEM教育白皮書》權(quán)威發(fā)布。2017.07國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，將人工智能上升為國家發(fā)展策略。規(guī)劃中明確提出：實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。2017.10《十九大報(bào)告》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新、突破核心技術(shù)這個(gè)難題。2018.01教育部在《普通高中課程方案和語文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)情況》將三維設(shè)計(jì)、開源硬件、人工智能正式列入新課標(biāo)，成為高中學(xué)習(xí)的必修課。2018.04教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動計(jì)劃》，計(jì)劃中指出人工智能、編程課程將會被納入初、高中學(xué)業(yè)水平考試。2019.02中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《中國教育現(xiàn)代化2035》指出強(qiáng)化實(shí)踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2019.02中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案（2018－2022年）》支持學(xué)校充分利用信息技術(shù)開展人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法改革。

2019.03教育部辦公廳印發(fā)《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》的通知,啟動中小學(xué)生信息素養(yǎng)測評，并推動在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。2019.06中共中央國務(wù)院《關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》，提出探索基于學(xué)科的課程綜合化教學(xué)，開展研究型、項(xiàng)目化、合作式學(xué)習(xí)。2019.06國務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》提出統(tǒng)籌課堂學(xué)習(xí)和課外實(shí)踐，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作，建設(shè)書香校園，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。背景

就物理學(xué)科而言，其本身就與技術(shù)和工程有著緊密的聯(lián)系。因此，我們可以在物理教學(xué)中融入STEM教育理念，以涉及STEM的生活和工作的項(xiàng)目或?qū)ｎ}推動更加深入的物理課程的STEM教育。基于STEM教育的中學(xué)物理教學(xué)研究案例PART02案例1豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的脫軌問題

研究案例θ用Autodesk123DDesign3D打印技術(shù)驗(yàn)證脫軌條件研究案例研究案例研究案例研究案例研究案例研究案例誤差轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)動慣量案例2超重失重問題研究案例案例3三角形法則研究案例案例4減速器研究案例案例5自鎖螺釘不要螺帽……圖螺旋式千斤頂結(jié)構(gòu)圖自鎖螺母研究案例案例6傳動裝置研究案例研究案例案例7機(jī)械波借助3D打印開展STEM教育的一般流程（李晨曦重慶市長壽中學(xué)校）研究案例案例8平拋儀

傾斜傳感器有兩種狀態(tài)，0和100，設(shè)計(jì)過程中可將0設(shè)為水平，則100則為傾斜。什么是傾斜傳感器？傾斜傳感器能夠感知傾斜和擺正的狀態(tài)研究案例研究案例GG1FNfG1平衡摩擦力f。研究案例案例9探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系這兩個(gè)案例中基于STEM教育的最核心能力是什么?編程研究案例ScartchPythonC++Arduino(Labplus)(mPython)(Python海龜編輯器)STEM教育視域下物理教師的核心素養(yǎng)PART03核心素養(yǎng)普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）學(xué)科核心素養(yǎng)

技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）學(xué)科核心素養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象，邏輯推理，數(shù)學(xué)建模、直觀想象，數(shù)學(xué)運(yùn)算，數(shù)據(jù)分析普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）學(xué)科核心素養(yǎng)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）學(xué)科核心素養(yǎng)物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任老師？學(xué)生？技術(shù)意識數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新2__________物理悟理，即刻精彩213工程思維科學(xué)的核心是發(fā)現(xiàn)，工程的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)工程思維的第一個(gè)特征是：在沒有結(jié)構(gòu)的情況下“預(yù)見”結(jié)構(gòu)。工程思維的第二個(gè)特征是：熟練地在約束條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2010年北京高考）如圖，跳臺滑雪運(yùn)動員經(jīng)過一段加速滑行后從O點(diǎn)水平飛出，經(jīng)3.0s落到斜坡上的A點(diǎn)．已知O點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn)，斜坡與水平面的夾角＝37°，運(yùn)動員的質(zhì)量m＝50kg．不計(jì)空氣阻力。（取sin37°＝0.60，cos37°＝0.80;g取10m/s2）求（1）A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離L;（2）運(yùn)動員離開O點(diǎn)時(shí)的速度大小。vvvxvylxy撞vvxvy切工程思維的第三個(gè)特征關(guān)乎取舍：經(jīng)過深思熟慮后對解決方案和備選方案做出決斷的能力。

例如特斯拉的SUV，為了“取”鷹翼門，“舍”了很多看起來根本無法舍棄的功能。在很多歐美國家，夏天露營冬天滑雪，是很多家庭的傳統(tǒng)。所以車頂?shù)膬ξ锵鋷缀醣夭豢缮?，可以一股腦地把全家人的滑雪板全部塞進(jìn)去。小孩子最喜歡什么？——打開的翅膀。結(jié)構(gòu)、約束和取舍是工程師思維的三大法寶。取舍是一場可行性、可能性、期望與限制之間的拔河比賽。物化能力在中學(xué)物理教學(xué)中開展STEM教育的反思PART04

目前國內(nèi)多數(shù)研究集中在政策和報(bào)告解讀、政策實(shí)施介紹方面。相比美國STEM教育研究歷時(shí)長久、關(guān)注度高，我國的STEM教育研究起步晚、文獻(xiàn)數(shù)量少、介紹解讀多、實(shí)踐少、缺乏系統(tǒng)化。如何將四門學(xué)科知識整合起來認(rèn)識世界，分析一個(gè)現(xiàn)實(shí)具體的問題，這方面的研究還非常缺乏。新課程實(shí)施的過程中跨學(xué)科學(xué)習(xí)將成為學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方式。目前基于高中物理教學(xué)的視角聯(lián)系科學(xué)與技術(shù)、科學(xué)與工程的研究特別應(yīng)該加強(qiáng)。是否應(yīng)該將STEM升華到STEAM學(xué)科整合創(chuàng)造精神核心形式自下而上自上而下特點(diǎn)跨學(xué)科造實(shí)物教師教學(xué)引導(dǎo)者學(xué)生支持者物理實(shí)驗(yàn)研究旨在加強(qiáng)知識與能力之間的聯(lián)系，這與STEM教學(xué)理念不謀而合。因此，教師在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可充分借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生將各個(gè)學(xué)科的知識融合到物理實(shí)驗(yàn)中，發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值。首先，STEM教學(xué)能夠?qū)⒏鱾€(gè)學(xué)科的知識融合到物理實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生探究物理知識的動機(jī)。STEM教學(xué)理念的應(yīng)用，可將課本上的知識點(diǎn)與物理學(xué)習(xí)進(jìn)行有效的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中了解課本外的知識，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)的趣味性，感受知識之間的聯(lián)系，積極參與到物理實(shí)驗(yàn)中。其次，有助于提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心就是提高學(xué)生的動手操