Page 207 - 智慧校园环境下教育创新理论及路径研究

第七章 基于 STEM 教育的高中物理教学创新模式

践逐渐形成了 5E 教学，此教学模式不同于一般的探究性教学，它更好地体现了
以学生为核心的教学方式；而 UIRED 教学模式是在 5E 教学的基础上提出的，
主要是为了改善 5E 教学过程中学生研究范围过于广泛，难以明确主要研究方向，
以及教育者难以短时间内准备大量专业外的知识经验这两个问题。因此，UIRED

教学不仅继承了 5E 教学的整合性探究式教学的基本原则，还提高了 STEM 学科
课程教学的可行性。UIRED 教学模式主要由理解问题（Understand）、调查探究
（Investigation）、查阅资料（Read）、设计构建（Design）和解释建议（Explanation）
这五个环节构成。

环节一：理解问题是指在进行 STEM 学习的开始阶段，学生要针对某一问
题进行思考，并展开讨论或分析，形成对问题初步的认识；在理解问题的基础上
要将问题进行分解，形成多个子问题，并通过确定解决子问题的方法逐步确定解
决原本问题所需要的知识和技能。

环节二：调查探究是指学生在充分理解问题之后，在教师的指导下开始针对
细化后的每个问题进行数据调查和记录，或是通过小的实验探究确定解决问题的
初步方案，逐步将研究方向和调查研究的流程确定下来。
环节三：查阅资料是指学生在制定出初步的解决方案时，根据方案中要求到

的内容进行相关资料的搜集和阅读，为研究过程找寻适合的理论依据，在掌握一
定知识经验后再有理有据地展开调查或探究设计。
环节四：设计构建是指学生在调查研究和查阅资料活动的基础上，根据问题
的类型进行相关的工程设计，构建解决问题的模型或是设计实验探究的具体方案，

在此过程中就会涉及对各项数据进行测量和分析，不断优化模型结构或试验方案，
直至最后完成项目内容或探究活动。
环节五：解释建议是指学生在解决完问题后对最终成果的交流和评价，这一
环节需要学生根据自己的成果并结合学习过程遇到的问题发表感想，形成对问题

的解释和对自身的反思总结。
以 STEM 教育理念为背景，将 UIRED 教学模式进行细化总结，如图 7-1 所
示。每个环节都分别对应着 STEM 教育的一个步骤，同时，对在教学过程中对
教师和学生个体的行为活动进行分析可以发现，在 STEM 理念指导下的 UIRED

教学模式中学生一直处于主体地位，教学过程始终在围绕着学生的自主探究活动
而进行，主要的教学环节也一直由 STEM 教育理念所指导，因此就形成了初步

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