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渗透工程思维培养的中学物理教学策略研究

渗透工程思维培养的中学物理教学策略研究

作     者:贺文煦 

作者单位:山东师范大学 

学位级别:硕士

导师姓名:李健

授予年度:2020年

学科分类:04[教育学] 

主      题:工程教育 STEAM教育 工程思维 中学物理 教学策略 

摘      要:在世界贸易格局变更背景下,各国对未来工程技术人才提出新要求,工程教育受到普遍重视。我国提出“中国制造2025和建设“新工科等指导方针,成立工程技术人才培养研究课题组,确定了我国高等教育阶段工程教育的发展方向。随后引发基础教育阶段开展工程教育的探讨,由于基础教育阶段不宜增负,目前主要通过在已有科目中增加工程范畴的教学内容,来培养学生的工程素养和工程思维。2017年教育部颁布系列新课程标准,《义务教育小学科学课程标准》在课程内容环节新增“工程与技术,《高中通用技术课程标准》将工程思维确定为学科核心素养,按下了我国基础教育阶段开展工程教育的开始键。STEAM教育的引入,为我国基础教育阶段开展工程教育提供新思路,STEAM教育对工程思维培养的促进作用已得到研究证实,其培养策略以及科-工整合模式,可运用于我国基础教育阶段的教学中。我国中学科学课程以分科科学呈现,物理是自然科学领域的一门重要课程,旨在培养学生科学的认识自然,增强创新意识和实践能力,为学生适应未来社会发展及其终身发展打好基础,这些都与在基础教育阶段开展工程教育的教学目标不谋而和。此外我国在物理教学中融入STEAM教育理念的研究也取得了阶段性的进展,因此在中学物理教学中渗透工程思维的培养是可行的。基于工程教育理念和STEAM教育理念,通过文献研究法、案例研究法和行动研究法,本研究提出在中学物理教学中渗透对学生工程思维的培养,希望在尽量不增加教师和学生负担的前提下,在完成物理学科教学目标的基础上,将工程思想渗透到课堂教学或实验教学等各教学环节中,从而实现对学生工程思维的培育,由此提出了以下四种教学策略:1.利用工程问题进行课堂导入;借鉴工程教育最新范式CDIO教学模式理念,为学生构建工程项目情境,使学生了解全周期的工程运行过程。教师利用工程问题引发学生思考,调动好奇心和积极性,完成导入新课目标的同时,培养学生工程决策思维和工程设计思维,而后自然过渡到后面的教学环节。本研究以《生活中的圆周运动》的教学设计片段为例进行展示,并构建可供参考的教学活动模型。2.选择工程问题进行延伸拓展;借鉴6E学习模式理念,完成前面四个环节的学习后,利用与现实生活相关的工程问题进行延伸拓展。既可以拉近物理与生活的距离,又可以利用工程类问题巩固所学知识,增强学生的工程意识,养成利用所学知识解决真实问题的工程思维方式。本研究列举《自由落体运动》和《电能的输送》两个教学设计片段具体阐释如何利用工程问题实现拓展巩固。3.增加工程类实验进行实践巩固;借鉴STEAM整合观中将实践共同体作为整合途径的理念,结合物理实验教学特点,在原有物理实验的基础上稍作改动,增加或外显实验中的工程内容,来锻炼学生的工程思维。本研究以《胡克定律》探究实验为例进行阐释,如何在物理实验教学中融入工程思想。4.运用工程类问题进行课后练习;借鉴原始物理问题对学生高级思维发展的促进作用,发现物理习题中也会隐含工程思想,可通过练习工程类问题促进发展学生的工程思维。本研究列举近十年高考试卷中涉及到工程的题目,分析其隐含的工程思想,说明其对工程思维发展的促进作用。以上四种教学策略,通过在不同教学环节适时适度加入相关工程问题,在完成物理学科教学任务和培养目标的基础上,渗透培育学生的工程思维,希望能填补高中阶段工程教育的缺失,为高等教育阶段培养工程人才打下基础。另外本研究尝试编制物理学科相关的工程类问题测试工具、工程思维自评问卷及其评分标准,为后续研究确定方向。由于时间等原因没有得到相关数据,在未来教学工作中会逐步完善。

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