基于stem的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)文化知識顯得愈發(fā)重要，如今的高中物理，正是實(shí)現(xiàn)學(xué)生掌握科學(xué)技術(shù)文化知識的主要途徑課程，在stem教育的理念下，學(xué)校的物理課程備受關(guān)注，然而，物理課知識掌握的關(guān)鍵就是動手實(shí)驗(yàn)，于是，就引出了我們今天要談?wù)摰闹饕獑栴}——如何在stem教育的理念之下，設(shè)計(jì)好高中物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，我們不妨采用以下策略，諸如完善學(xué)校物理設(shè)施，開展課本拓展實(shí)驗(yàn)，開發(fā)符合興趣和特長需要的個性化實(shí)驗(yàn)等等，通過以上有效的策略，在老師適當(dāng)合理的教學(xué)之下，老師可以在最大的程度上將理論知識通過實(shí)驗(yàn)親自動手的體驗(yàn)教授給高中生，在stem教育的理念之下設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，可以幫助學(xué)生培養(yǎng)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的能力，促進(jìn)師生共同主動發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生成為復(fù)合型創(chuàng)新人才等，文章就基于stem教育下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困難現(xiàn)狀和策略展開探究。

關(guān)鍵詞：stem;高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);探究

所謂的stem教育，其實(shí)就是指科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多門技術(shù)學(xué)科的融合性總稱，極其注重實(shí)踐和學(xué)科的融合性教學(xué)，基于stem教學(xué)的高中物理教學(xué)，可以極大效率地提高教師的教學(xué)效率，更是很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)生在理論中獲取知識，在實(shí)踐探尋真理，這不正是當(dāng)代高中生所應(yīng)該掌握的學(xué)習(xí)素養(yǎng)嗎？通過基于stem教育理念的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)，可以有效地提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而改變學(xué)生以往的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的綜合能力素養(yǎng)。然而，當(dāng)今高中的實(shí)驗(yàn)課確實(shí)有些困難，基礎(chǔ)設(shè)施落后，“應(yīng)試教育”影響太過嚴(yán)重，教師學(xué)生只在乎分?jǐn)?shù)等等原因，致使學(xué)生的動手實(shí)踐能力低下，如今，我們要做的就是打破這種傳統(tǒng)的桎梏，改變現(xiàn)狀，老師和學(xué)生必須一起努力，物理作為一門具有實(shí)踐性科目的學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力漸漸成為教育的目標(biāo)，通過動手實(shí)踐來讓學(xué)生更加透徹了解課上的理論知識，并提高學(xué)生的動手能力，觀察能力，思維創(chuàng)造等等綜合性科學(xué)知識素養(yǎng)。

一、?基于stem的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困難現(xiàn)狀

（一）部分學(xué)校教學(xué)設(shè)施落后，實(shí)驗(yàn)難以成功

誠然，作為實(shí)驗(yàn)課，肯定是要有完備的相關(guān)教學(xué)設(shè)施，才能開展實(shí)驗(yàn)課，例如在學(xué)習(xí)人教版高一物理實(shí)驗(yàn)《探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》的時候，電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種按照相同的時間間隔的連續(xù)打點(diǎn)儀器，它使用交流電源，工作電壓6V以下，每隔?0.02s?打一個點(diǎn)，電火花打點(diǎn)計(jì)時器使用頻率50Hz，每隔0.02s打一個點(diǎn)，都是要精確的儀器的。沒有精確的物理器材，是很難將實(shí)驗(yàn)做成功的，由此可見，沒有具備完好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，是很難實(shí)現(xiàn)教學(xué)的，教學(xué)設(shè)施的不完善，致使多少學(xué)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(xué)校和教師應(yīng)該著手解決的首要任務(wù)，學(xué)校設(shè)施的落后，不僅僅是物理實(shí)驗(yàn)課難于實(shí)現(xiàn)，更是例如其他化學(xué)生物等課程也難于實(shí)現(xiàn)，如此，stem教育理念便沒有了存在意義，stem教育宗旨是實(shí)踐與學(xué)科的融合性教學(xué)，學(xué)校設(shè)施的落后，是當(dāng)今高中物理教育面臨的重大困難現(xiàn)狀。

（二）學(xué)生沒有將理論與實(shí)踐有效結(jié)合

高中學(xué)生，可能大多都是在教室上課，對實(shí)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(xué)生錯過了獲得實(shí)踐知識的機(jī)會，然而，物理的很多知識點(diǎn)是離不開實(shí)踐的，例如，在學(xué)習(xí)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(nèi)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?yàn)闅W姆定律只是一個籠統(tǒng)的大公式，生活中抑或是學(xué)習(xí)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(xué)生學(xué)習(xí)掌握弄清楚公式的轉(zhuǎn)換，真正在學(xué)習(xí)中掌握學(xué)習(xí)主動性。對于電路，是看不見摸不著的，只有去實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的形式給學(xué)生理解學(xué)習(xí)，只有在實(shí)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(fā)創(chuàng)新思維，高中的試卷也有實(shí)踐部分的大題目，最后一問更是主觀實(shí)踐題，可見物理實(shí)踐課多么重要，現(xiàn)在的物理課，并不是傳統(tǒng)的機(jī)械化知識，還有更多的主觀思考，stem教育也正是培養(yǎng)學(xué)生的主觀思考能動性，沒有實(shí)踐的理論學(xué)習(xí)，便失去了物理課的真正意義，這一現(xiàn)狀便是基于stem教育的物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的極大阻礙。

（三）學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣差，實(shí)驗(yàn)技能弱

由于很多教師的“應(yīng)試教育”思想嚴(yán)重，學(xué)生都注重分?jǐn)?shù)，從而便導(dǎo)致了學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣差，實(shí)驗(yàn)技能弱等，這也是當(dāng)今高中生普遍存在的教育現(xiàn)象，學(xué)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(jié)奏在頭腦中快速想象，學(xué)生動手能力也就停滯了下來，致使學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣差，實(shí)驗(yàn)難有一點(diǎn)技能，然而，實(shí)驗(yàn)技能和動手能力的不足更是實(shí)驗(yàn)課的開展的極大阻力，例如沒有實(shí)驗(yàn)技能和動手能力會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中危險(xiǎn)的產(chǎn)生，特別是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣差，以及技能弱，很可能直接導(dǎo)致爆炸現(xiàn)場，危及自身和其他的同學(xué)生命，可想而知，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和技能對學(xué)生多么重要，面對這一條條的現(xiàn)狀，stem教育下的物理實(shí)驗(yàn)課一步步受阻，打破阻力，制定相應(yīng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，刻不容緩。

二、?基于stem的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略探究

（一）完善學(xué)校物理設(shè)施，獲得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件

應(yīng)現(xiàn)在的新型stem教育要求，各大高校都應(yīng)該肩負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)文化素養(yǎng)的重任來，檢查本校的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，根據(jù)物理課程的需要批量購進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在準(zhǔn)備物理設(shè)備的同時，學(xué)校更應(yīng)該規(guī)定嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)課時，進(jìn)行老師學(xué)生思想教育轉(zhuǎn)變，作為教師，更應(yīng)該宣傳實(shí)踐課的重要性，積極培養(yǎng)孩子的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，為stem教育要求下的高中物理實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備好教學(xué)的條件，例如，在進(jìn)設(shè)備的時候，要同時考慮到人教版物理教程中設(shè)計(jì)的各種實(shí)驗(yàn)課器材，諸如速度實(shí)驗(yàn)，力學(xué)實(shí)驗(yàn)等等還有很多。提高學(xué)生的理論與實(shí)踐能力的結(jié)合。

（二）開展物理課本拓展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)主觀思考能力

在物理課程的實(shí)驗(yàn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)踐與學(xué)科的融合性教學(xué)，開展物理課本實(shí)驗(yàn)必不可少，老師可以通過開展物理課本拓展實(shí)驗(yàn)，來培養(yǎng)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(yīng)用到考試，在物理學(xué)習(xí)以及生活上可謂意義重大，例如，高中物理考試的實(shí)驗(yàn)題最后一問就是發(fā)揮學(xué)生的主觀性來寫答案，答案并不唯一，這一點(diǎn)正也體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)越性，通過開展書本后面拓展的實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)書上以外的物理知識，例如，人教版高一物理的課本拓展實(shí)驗(yàn)《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》，教師可以先讓同學(xué)們學(xué)習(xí)掌握F=ma這個公式，然后提醒學(xué)生使用控制變量法完成實(shí)驗(yàn)，拓展課本的知識，讓學(xué)生能在利用控制變量法下，控制物體的質(zhì)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(guān)系，控制物體所受力F的不變，改變物體的質(zhì)量m，測出相應(yīng)的加速度a，分析a與m的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)的過程中，要思考很多注意事項(xiàng)，比如平衡摩擦力，物理老師可以將其作為一種學(xué)生自主能力的考查，讓學(xué)生自己探索平衡摩擦力，更能培養(yǎng)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(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，掌握利用控制變量法探究物理實(shí)驗(yàn)以及利用圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蟠筇岣吒咧猩奈锢韺?shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)stem教育的基本要求。學(xué)校的物理課積極開展課本拓展的實(shí)驗(yàn)課，進(jìn)一步加深課上的知識，更是進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維和知識緯度，綜合性培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)文化素養(yǎng)。

（三）開展符合興趣和特長需要的個性化實(shí)驗(yàn)

高中的物理實(shí)驗(yàn)課，是對學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)作為出發(fā)點(diǎn)，由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣差，實(shí)驗(yàn)技能弱的現(xiàn)狀，通過開展符合興趣和特長需要的個性化實(shí)驗(yàn)，可以有效提高學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的動手實(shí)踐能力，結(jié)合課本知識，然后開展符合學(xué)生的興趣和特長的個性化實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)課的精髓所在，因?yàn)檫@種實(shí)驗(yàn)課的開展方法極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，更有效地發(fā)揮學(xué)生的潛能，更是學(xué)生掌握知識的最佳途徑。例如在學(xué)習(xí)高中物理的選修課本的時候，可以根據(jù)學(xué)生的興趣以及特長進(jìn)行選修上課。

例如，在實(shí)驗(yàn)講述到折射率時，教師可以通過《測定玻璃折射率》實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行物理情感的傳遞，可以請學(xué)生上臺嘗試，發(fā)現(xiàn)他們的興趣點(diǎn)，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(yùn)用和折射率公式，讓同學(xué)們準(zhǔn)確測出角度計(jì)算結(jié)果。教育學(xué)生要根據(jù)自己的特長和興趣來實(shí)踐，而不是憑借自己的主觀感受來定義一個概念以及進(jìn)行評論。如此，便可以有效地實(shí)現(xiàn)高中物理實(shí)驗(yàn)課的開展，提高學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)課的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的興趣特長，更能體現(xiàn)高中物理實(shí)驗(yàn)課的存在價值及意義。積極響應(yīng)融合科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程的綜合性教育理念，stem教育理念下培養(yǎng)高中生的實(shí)踐課程能力，更是對學(xué)生個性化科學(xué)素質(zhì)文化的培養(yǎng)，將stem教育理念融合到物理實(shí)驗(yàn)課中，通過這種物理實(shí)驗(yàn)課開展策略，可以大大提高高中生對物理的喜愛程度，發(fā)掘孩子的物理潛能，培養(yǎng)更多的物理型天才。

綜上所述，沒有理論的實(shí)踐是瞎搞，沒有實(shí)踐的理論是空談，只有將理論和實(shí)踐的有效結(jié)合，才是學(xué)好高中物理的關(guān)鍵，面對高中物理實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)狀，并不是沒有辦法，完美實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的策略，可以在很大程度上提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力以及提高學(xué)生的實(shí)踐物理知識，在理論中實(shí)踐，在實(shí)踐中得真知，真真切切讓學(xué)生養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，獲得主動學(xué)習(xí)的能力，根據(jù)stem教育的要求，為培養(yǎng)高中生為實(shí)踐性學(xué)習(xí)的綜合性科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生，各大高校物理老師應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)課時，為我國培養(yǎng)很更多的物理型人才，在祖國需要建設(shè)的時候，提供足量的社會儲備軍，發(fā)展我國社會科技，實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)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(xué)校。