淺談基于STEM理念下的初中物理實驗教學探究

陳小惠

【摘 要】本文將從STEM理念的概述角度出發，分別對STEM以及STEM教育理念的概念進行介紹，進而提出基于STEM理念下的初中物理實驗教學，以期為初中物理教師實驗教學的順利開展提供參考。本文將以“壓強”這一課為例展開探究。

【關鍵詞】STEM理念;初中物理;實驗教學

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2019）22-0104-02

當前我國初中物理教學正處于蓬勃發展期，在新課標的指導下，初中物理教師應及時轉變傳統的教學觀念，貫徹“以學生為本”的教育方針，并且在先進的STEM教育理念下著重培養學生的綜合能力。物理實驗教學是檢驗學生物理知識綜合運用的關鍵課程，教師應對此課程進行優化。

1? ?STEM理念概述

1.1? STEM概念

“STEM”由四門重點學科英語首字母縮寫組合而成，即Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）以及Mathematics（數學）[1]。即結合多學科知識解決人們日常生活中多數的問題。其中，科學主要用于對自然中客觀的規律加以解釋，幫助人們對世界進行認知;技術以及工程主要是在對自然規律尊重的前提下對社會發展難題進行解決，合理利用、控制自然界，并對世界進行科學改造;數學主要是技術及工程的基本工具。四者相輔相成，幫助人類認知世界、改變世界并得以發展。

1.2? STEM教育概念

STEM教育理念主要是加強學生的科學素養、技術素養、工程素養以及數學素養：

（1）科學素養：使學生能夠合理借助科學知識對自然進行全面理解，并且親自參與到對自然界產生影響的進程中;

（2）技術素養：使學生具備對評價技術理解、使用以及管理的技能;

（3）工程素養：使學生能夠充分了解技術工程的設計以及開發整體過程;

（4）數學素養：使學生具備對數學問題發現、解釋、表達以及解決的技能。

2? ?基于STEM理念下的初中物理實驗教學

2.1? 問題導入

教師在正式展開實驗教學前，可以借助生活中的常見現象進行問題導入，從而在引發學生熟悉感的同時，使學生結合自身的認知進行自主思考，隨后引入實驗教學的課題。如教師可以先借助氣球為學生創設問題情境，讓學生對情境進行思考，即一個情境是用手指戳氣球，氣球很容易就破了;另一個是把氣球放在地上，上面放一塊玻璃，學生站在玻璃上，發現氣球并不容易破;為什么？通過這種問題情境的創設，能夠有效激發出學生的學習興趣和求知欲望。另外，教師也可以列舉一些現實生活中的例子讓學生進行思考，帶著問題進入課堂學習環節，如“書包帶子？同學們覺得是帶子窄一些好，還是寬一些好？為什么？”這樣能讓學生借助自己的書包進行實驗，有熟悉感。

2.2? 知識內容

教師應當幫助學生梳理實驗教學所涉及到的整體內容，即了解壓強、壓力的概念，明確物體受力面積的概念，掌握壓強的定義、意義、單位以及計算公式，并且了解使壓強減少或者增加的方法，進而實現讓學生應用所學的物理知識對日常生活中常見的壓強減少或者增大的現象進行解釋。

2.3? 制定計劃

為了促使物理實驗教學得到有效開展，教師應當制定合理的實驗計劃：

（1）分組：教師應當根據初中學生的實際學習狀況進行合理的分組，在確保每一名學生都能參與到實驗過程中的基礎上，實現組內學生間的知識互補、實操相互帶動。每一組最好具有3-4名學生，并設立每組的小

組長。

（2）構建模型：為了解釋之前導入的問題，教師應當與學生共同構建模型，即先畫草圖，充分調動學生的邏輯思維，使其能夠進行獨立思考;再進行模型構建，通過正式的物理實驗對問題和知識進行切身理解，從而認知自然界。

2.4? 正式實驗

（1）材料

海綿一塊;不同質量的砝碼三個，分別為200 g、100 g、50 g;三面均不同的長方體木塊一塊;盛放海綿的容器一個。

（2）觀察與思考

本次試驗設計方案為：分別讓學生動手操作并觀察、思考：①將木塊在海綿上平放;②在平放的木塊上分別加質量不同的砝碼;③觀察前兩個現象，哪個形變大;④前兩個現象木塊都平放，哪個物理量沒有變;⑤將木塊豎立放在塑料上，對比第一個現象，思考海綿受到壓力的大小是否相同;⑥對比平放以及豎立放置，海綿形變是否相同，為什么。

通過小組討論、代表同學實驗展示等方式，學生很快便能明確壓力作用效果和壓力大小以及受力面積相關，進而得出“物體單位面積上受到的壓力叫做壓強”的結論。與此同時，通過實驗可以得知壓力一定，受力面積越小，壓強越大;受力面積一定，壓力越大，壓強越大。最后，再組織學生思考實驗開展前教師所提到的問題，讓學生主動應用剛剛學到的知識對其加以解釋。

（3）評價方法學習

教師應當根據初中學生的實驗參與程度、實驗過程中的具體表現和實驗結果的探討、展示效果，客觀、正向地評價學生，即參與程度高、實驗中表現優異、積極探討、任務完成效果好的學生，獲得的評分會更高。除此之外，教師也要引導學生進行組內、班內的互評以及學生進行自我評價，從而及時讓學生發現自身的不足之處，并加以改進。

2.5? 基于STEM理念下的初中物理實驗教學效果

基于STEM理念開展初中物理實驗教學，不僅能夠幫助教師有效引導學生在實際動手操作的過程中獲得知識，也能有效提升初中學生的主觀能動性、自主思考能力、小組合作意識以及動手實操能力。在實驗教學開展時，初中物理教師必須讓學生充分參與到實驗過程中，避免單純地利用理論知識對實驗進行簡單的講解。在上述實驗中，實驗過程能夠充分激發出初中學生的學習興趣，并且通過小組合作和探討，有效地促進師生以及學生間的溝通交流，使大家的距離有所拉近，創造出和諧的實驗教學環境，進而讓學生主動攜帶教師的問題參與實驗，有效地提升實驗教學的整體質量以及效率。除此之外，STEM理念充分地將物理學科與數學思維邏輯進行了有機融合，如在上述實驗中，學生用數學思維思考了很多量變關系（受力面積、壓力、壓強間關系），這對后續相關公式的學習、計算以及應用夯實了基礎，能夠使學生對后續的計算相關學習更容易接受和理解，并將其視為自身實驗得出的成果，提升了學生的學習自信心[2]。

3? ?結論

總之，初中物理教師應當不斷提升自己，對此理念深入學習、研究，結合國內外成功的教學經驗對實驗教學進行優化以及創新，并在實際教學中重視學生的聽課反應，在課后及時進行總結，最終實現將STEM理念的功能充分發揮出來。

【參考文獻】

[1]孫佩雄，劉通.例談STEM教育理念下虛擬現實技術zSpace在中學物理教學中的應用[J].物理教師，2018（09）.

[2]鄧超美.提高初中物理探究實驗教學有效性的研究[D].廣西師范大學，2018.