基于stem的高中物理實驗教學策略探究

摘?要：在如今的科技化大時代背景之下，掌握足夠的科學文化知識顯得愈發重要，如今的高中物理，正是實現學生掌握科學技術文化知識的主要途徑課程，在stem教育的理念下，學校的物理課程備受關注，然而，物理課知識掌握的關鍵就是動手實驗，于是，就引出了我們今天要談論的主要問題——如何在stem教育的理念之下，設計好高中物理實驗課的教學，我們不妨采用以下策略，諸如完善學校物理設施，開展課本拓展實驗，開發符合興趣和特長需要的個性化實驗等等，通過以上有效的策略，在老師適當合理的教學之下，老師可以在最大的程度上將理論知識通過實驗親自動手的體驗教授給高中生，在stem教育的理念之下設計物理實驗課教學，可以幫助學生培養理論與實驗相結合的能力，促進師生共同主動發展，培養學生成為復合型創新人才等，文章就基于stem教育下的高中物理實驗教學的困難現狀和策略展開探究。

關鍵詞：stem;高中物理;實驗教學;探究

所謂的stem教育，其實就是指科學、技術、工程、數學等多門技術學科的融合性總稱，極其注重實踐和學科的融合性教學，基于stem教學的高中物理教學，可以極大效率地提高教師的教學效率，更是很大程度上提高了學生的學習效率，學生在理論中獲取知識，在實踐探尋真理，這不正是當代高中生所應該掌握的學習素養嗎？通過基于stem教育理念的高中物理教學設計，可以有效地提高學生的自主學習能力，從而改變學生以往的學習方式，提高學生的綜合能力素養。然而，當今高中的實驗課確實有些困難，基礎設施落后，“應試教育”影響太過嚴重，教師學生只在乎分數等等原因，致使學生的動手實踐能力低下，如今，我們要做的就是打破這種傳統的桎梏，改變現狀，老師和學生必須一起努力，物理作為一門具有實踐性科目的學科，培養學生的實踐能力漸漸成為教育的目標，通過動手實踐來讓學生更加透徹了解課上的理論知識，并提高學生的動手能力，觀察能力，思維創造等等綜合性科學知識素養。

一、?基于stem的高中物理實驗教學的困難現狀

（一）部分學校教學設施落后，實驗難以成功

誠然，作為實驗課，肯定是要有完備的相關教學設施，才能開展實驗課，例如在學習人教版高一物理實驗《探究小車速度隨時間變化的規律》的時候，電磁打點計時器是一種按照相同的時間間隔的連續打點儀器，它使用交流電源，工作電壓6V以下，每隔?0.02s?打一個點，電火花打點計時器使用頻率50Hz，每隔0.02s打一個點，都是要精確的儀器的。沒有精確的物理器材，是很難將實驗做成功的，由此可見，沒有具備完好的實驗教學設備，是很難實現教學的，教學設施的不完善，致使多少學生本就想一探究竟的求知渴望戛然而止，該如何解決這種問題，是學校和教師應該著手解決的首要任務，學校設施的落后，不僅僅是物理實驗課難于實現，更是例如其他化學生物等課程也難于實現，如此，stem教育理念便沒有了存在意義，stem教育宗旨是實踐與學科的融合性教學，學校設施的落后，是當今高中物理教育面臨的重大困難現狀。

（二）學生沒有將理論與實踐有效結合

高中學生，可能大多都是在教室上課，對實踐課可能沒有太過注意，在書本上的知識海洋中遨游得“不亦樂乎”，這讓許許多多的學生錯過了獲得實踐知識的機會，然而，物理的很多知識點是離不開實踐的，例如，在學習高中物理《歐姆定律》的時候，一個公式I=U/R也許是為了記住這個內容，掌握理論知識就夠了，但這個公式的由來是怎么得來的，并不是只為了記住公式，因為歐姆定律只是一個籠統的大公式，生活中抑或是學習上大多是使用其所有公式的變形形式，諸如W=UQ，W=UIt，P=W/t等等，高中生的物理課便可以很好幫助學生學習掌握弄清楚公式的轉換，真正在學習中掌握學習主動性。對于電路，是看不見摸不著的，只有去實驗體會才真正了解其存在形式以及原理，由此可見，有些物理知識，必須要以實驗的形式給學生理解學習，只有在實踐中去更深層次理解知識，才能真正加入自己的理解和激發創新思維，高中的試卷也有實踐部分的大題目，最后一問更是主觀實踐題，可見物理實踐課多么重要，現在的物理課，并不是傳統的機械化知識，還有更多的主觀思考，stem教育也正是培養學生的主觀思考能動性，沒有實踐的理論學習，便失去了物理課的真正意義，這一現狀便是基于stem教育的物理實驗課教學的極大阻礙。

（三）學生實驗習慣差，實驗技能弱

由于很多教師的“應試教育”思想嚴重，學生都注重分數，從而便導致了學生實驗習慣差，實驗技能弱等，這也是當今高中生普遍存在的教育現象，學生上課就帶著兩雙耳朵和大腦，憑借著飛躍的思維跟著老師的節奏在頭腦中快速想象，學生動手能力也就停滯了下來，致使學生實驗習慣差，實驗難有一點技能，然而，實驗技能和動手能力的不足更是實驗課的開展的極大阻力，例如沒有實驗技能和動手能力會導致實驗中危險的產生，特別是化學實驗中，學生的實驗習慣差，以及技能弱，很可能直接導致爆炸現場，危及自身和其他的同學生命，可想而知，學生的實驗習慣和技能對學生多么重要，面對這一條條的現狀，stem教育下的物理實驗課一步步受阻，打破阻力，制定相應的高中物理實驗教學策略，刻不容緩。

二、?基于stem的高中物理實驗教學的策略探究

（一）完善學校物理設施，獲得實驗教學的條件

應現在的新型stem教育要求，各大高校都應該肩負起培養學生科學文化素養的重任來，檢查本校的科學實驗設備，根據物理課程的需要批量購進物理實驗設備，在準備物理設備的同時，學校更應該規定嚴格的實驗課時，進行老師學生思想教育轉變，作為教師，更應該宣傳實踐課的重要性，積極培養孩子的動手實驗能力，培養實驗技能，為stem教育要求下的高中物理實驗課準備好教學的條件，例如，在進設備的時候，要同時考慮到人教版物理教程中設計的各種實驗課器材，諸如速度實驗，力學實驗等等還有很多。提高學生的理論與實踐能力的結合。

（二）開展物理課本拓展實驗，培養主觀思考能力

在物理課程的實驗過程中，為了實現實踐與學科的融合性教學，開展物理課本實驗必不可少，老師可以通過開展物理課本拓展實驗，來培養高中生的主觀思考能力。高中生的主觀思考能力極為重要，不僅應用到考試，在物理學習以及生活上可謂意義重大，例如，高中物理考試的實驗題最后一問就是發揮學生的主觀性來寫答案，答案并不唯一，這一點正也體現了物理實驗教學的優越性，通過開展書本后面拓展的實驗，可以讓學生學習書上以外的物理知識，例如，人教版高一物理的課本拓展實驗《探究加速度與力、質量的關系》，教師可以先讓同學們學習掌握F=ma這個公式，然后提醒學生使用控制變量法完成實驗，拓展課本的知識，讓學生能在利用控制變量法下，控制物體的質量m不變，測出物體在不同力F作用下的加速度a，分析a與F的關系，控制物體所受力F的不變，改變物體的質量m，測出相應的加速度a，分析a與m的關系，在實驗的過程中，要思考很多注意事項，比如平衡摩擦力，物理老師可以將其作為一種學生自主能力的考查，讓學生自己探索平衡摩擦力，更能培養孩子的觀察力，例如如果平衡摩擦力不夠或者過度，則做出的a-F圖像或a-1/m圖像不會過原點。從而實現探究加速度與力、質量的關系，掌握利用控制變量法探究物理實驗以及利用圖像來處理實驗數據的實驗目的，大大提高高中生的物理實驗綜合素養，實現stem教育的基本要求。學校的物理課積極開展課本拓展的實驗課，進一步加深課上的知識，更是進一步拓展學生的思維和知識緯度，綜合性培養學生的科學文化素養。

（三）開展符合興趣和特長需要的個性化實驗

高中的物理實驗課，是對學生的實踐能力培養作為出發點，由于學生實驗習慣差，實驗技能弱的現狀，通過開展符合興趣和特長需要的個性化實驗，可以有效提高學生的積極性，充分發揮學生的動手實踐能力，結合課本知識，然后開展符合學生的興趣和特長的個性化實驗是物理實驗課的精髓所在，因為這種實驗課的開展方法極大地提高了學生的學習主動性，更有效地發揮學生的潛能，更是學生掌握知識的最佳途徑。例如在學習高中物理的選修課本的時候，可以根據學生的興趣以及特長進行選修上課。

例如，在實驗講述到折射率時，教師可以通過《測定玻璃折射率》實驗來進行物理情感的傳遞，可以請學生上臺嘗試，發現他們的興趣點，將一束光線以一定的入射角穿過平行玻璃磚，然后教師講解插針法的運用和折射率公式，讓同學們準確測出角度計算結果。教育學生要根據自己的特長和興趣來實踐，而不是憑借自己的主觀感受來定義一個概念以及進行評論。如此，便可以有效地實現高中物理實驗課的開展，提高學生對物理實驗課的積極性，培養學生的興趣特長，更能體現高中物理實驗課的存在價值及意義。積極響應融合科學、技術、數學、工程的綜合性教育理念，stem教育理念下培養高中生的實踐課程能力，更是對學生個性化科學素質文化的培養，將stem教育理念融合到物理實驗課中，通過這種物理實驗課開展策略，可以大大提高高中生對物理的喜愛程度，發掘孩子的物理潛能，培養更多的物理型天才。

綜上所述，沒有理論的實踐是瞎搞，沒有實踐的理論是空談，只有將理論和實踐的有效結合，才是學好高中物理的關鍵，面對高中物理實驗課的現狀，并不是沒有辦法，完美實現實驗課教學的策略，可以在很大程度上提高學生的動手實踐能力以及提高學生的實踐物理知識，在理論中實踐，在實踐中得真知，真真切切讓學生養成主動學習的習慣，獲得主動學習的能力，根據stem教育的要求，為培養高中生為實踐性學習的綜合性科學素養的學生，各大高校物理老師應該重視實驗課時，為我國培養很更多的物理型人才，在祖國需要建設的時候，提供足量的社會儲備軍，發展我國社會科技，實現中華民族的偉大復興之路。

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作者簡介：

陳允怡，廣東省廣州市，廣東省廣州市天河外國語學校。