STEM教育理念下開展初中物理課堂教學的策略

【摘 要】新時代需要復合型的人才，跨學科教學也得到重視。STEM教育是將多學科綜合起來開展教學的一種理念。在物理教學中，尤其需要教師具備這一教學理念。文章首先分析了STEM教育理念在初中物理課堂教學中的應用要點，然后以蘇科版八年級上冊“水循環”一節教學為例，從結合生活情境，布置學習課題;落實小組合作，分配學習任務;注重課后評價，交流學習收獲等三個方面，闡述了STEM教育理念在初中物理課堂教學中的有效應用策略。

【關鍵詞】STEM教育;初中物理;應用要點;應用策略;水循環

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）34-0074-02

STEM教育是將科學、技術、工程、數學四門學科綜合為一個整體，通過跨學科教學的方式，推動四個學科領域的教學融合。對當前的初中物理課堂教學而言，STEM教育理念可以拓展初中物理的教學深度，對提高學生物理學習效率、培養學生物理綜合素養都具有重要意義[1]。基于此，筆者通過分析STEM教育理念在初中物理課堂教學中的應用要點，提出合理的教學策略。

1? ?STEM教育理念在初中物理課堂教學中的應用要點

1.1? 篩選出恰當的教學內容

雖然STEM教育理念具有一定的創新優勢，但并非所有的物理課程都適用于這一理念。初中階段物理學科的教學大綱大致分為六個層面：講解概念、描述規律、組織實驗、例題練習、課后復習、拓展實踐。而這六方面的內容有些與STEM教育理念的契合度較高，有些則恰恰相反。與其盲目應用STEM教育理念，平白浪費學生的學習時間，不如提前做好篩選工作，讓STEM教育理念能更好地融入到物理教學之中[2]。

如力學知識、電學知識與STEM教育理念的兼容性較高。因為力學知識通常會涉及方程計算和運動圖象的繪制，這明顯需要大量應用到數學知識。電學知識也是相同的道理，這個板塊的知識點與電學工程設計圖的聯系比較密切。同時，學生在學習電學知識時，也要應用數學知識來進行復雜的運算。除此之外，若教學課程的性質屬于單純的概念講解、例題練習、描述規律，只需要通過傳統課堂教學模式就足以完成教育任務，一味地通過STEM教育理念進行教學，反而無法收獲理想的教學效果。

1.2? 及時解決在STEM模式下遇到的問題

對學生而言，STEM教育理念是一個新奇的事物。在這種模式下學習，學生很容易碰到各種各樣的問題。對此，教師應當及時做好答疑解惑工作，幫助學生突破難關。否則，學生很容易受到打擊，甚至會自信心下降。

如在教學蘇科版初中物理八上“樂音的特性”時，一般會以樂器作為研究的對象。若采用STEM教育理念講解這部分知識，教師可以將自主制作樂器作為學習的主題。那么在工程技術方面，一般會要求學生提前規劃好樂器的制作流程，設計好圖紙模型。如果進一步組織動手實踐，學生還需要親自打磨好樂器的零件。而學生沒有接受過這方面的工程教育，在實踐過程中如同摸著石頭過河，會遇到各種操作方面的難題。對此，教師可以提前準備有關自主制作樂器的視頻資料，要求學生通過自主學習的方式掌握制作樂器的竅門。這樣能幫助學生排憂解難，處理STEM模式下的學習問題。

1.3? 不宜引入過多STEM案例

STEM教育理念的優勢在于跨學科形式的教學，這雖然可以為學生帶來觸類旁通的學習啟示，但相對而言，若過度應用STEM教學案例也會弄巧成拙，為整個課堂教學埋藏下隱患。

首先，STEM案例會涉及科學、工程、技術、數學等學科的知識。若學生的知識基礎不夠扎實，很難適應這種多元化的教學方式。其次，學生在學習STEM案例的同時，不免要接觸許多與物理無關的知識點。這會消耗學生的學習精力。因此，教師在實際教學過程中，應當控制STEM案例的導入數量，既突出STEM教育理念的引導作用，又不影響學生的學習思路。由此才能將STEM教育理念的價值充分發揮，有效提高學生的學習效率。

2? STEM教育理念在初中物理課堂教學中的有效應用策略

2.1? 結合生活情境，布置學習課題

在應用STEM教育理念之前，物理教師要提前篩選教學內容。對此，可以結合生活情境，利用學生熟知的生活問題，引出學習課題，以激發學生的探究學習興趣。

如在教學蘇科版八年級上冊“水循環”一節關于“節約用水與水資源保護”這一問題時，教師可以通過多媒體播放一段視頻引導學生：“如今的水資源愈發的緊缺，而在人們的生活中仍然存在許多浪費水資源的行為。對于這個熱點問題，我們該采取什么樣的措施，才能提前做好預防工作？”借助生活情境巧妙地提出應用STEM理念的學習課題。關于這個課題的內容，教師可以要求學生通過動手實踐，設計出一種報警器，能在水資源浪費到一個閾值時發出警告，以便及時做好防范工作。在提出課題之后，教師要先闡述這個實驗課題的重要性，激發學生的責任意識。隨后，再為學生講述這個實驗在STEM教育理念中，會應用到哪些學科的知識點。本課題主要用到了電磁學這部分的物理知識，包括電磁繼電器、串并聯電路、導體和絕緣體等知識點;在工程和技術方面，則涉及到了工具的制作、實驗器材的拼接;在數學方面，則需要應用函數的知識。

完成以上工作后，教師可以繼續提出思考問題：這個報警器主要檢測的是什么內容（如水位的變化）？為什么當水位發生變化時，報警器就會發生警示的信號？由此，借助問題來規劃好課題的主要內容，讓學生確定好研究方向，為接下來的教學工作打好基礎。

2.2? 落實小組合作，分配學習任務

對于水位報警器的設計，僅憑學生單獨一人的努力，很難完成這個龐大的學習任務。對此，物理教師需要因勢利導，落實小組合作，為各小組的所有組內成員分配好學習任務。鼓勵學生通過合作互動，齊心協力地突破難關，將STEM模式下的學習課題圓滿完成。

如小組成員有的負責調查資料，檢索工程學科和技術學科的知識，了解報警器的制作流程。有的成員負責設計合理的方案，繪制出草圖。動手能力比較強的成員負責準備實驗工具，為接下來的實踐操作做準備。當學生完成各自的準備工作之后，要商討前期準備的結果是否存在紕漏。在確定沒有問題之后，再進行實踐操作，力求做到謀而后動。

對操作和制作環節，教師要以學生為主體，發揮學生的主觀能動性。如有學生在報警器的制作過程中，負責連接電路實物。根據前期的設計，學生需要將連接著導線的碳棒放置在量杯之中，而導線的另一端則要與電源、紅燈、電磁繼電器相連接。學生要將某一個刻度作為水位的報警線，在不斷添水的過程中，觀察碳棒另一端連接的紅燈會不會亮起來。如果發現學生沒有達到預期的實驗結果，教師再介入到實驗之中，指出學生在實驗設計、實驗工具、實驗操作方面可能存在哪些問題，讓學生根據教師的教學指導，逐一對這些不足之處加以改正。這不僅能發揮教師的教學引導作用，也給予了學生充足的鍛煉機會，將STEM教育理念的優勢發揮得淋漓盡致。

2.3? 注重課后評價，交流學習收獲

在完成學習任務后，教師一定要重視課后評價環節，將本次STEM教學過程進行全面梳理。這樣，教師能及時發現教學中的問題，學生也能分享彼此的學習收獲，將教學成果進一步擴大。

針對這個目的，當學生動手實踐時，教師拍攝學生的實驗過程，在總結階段進行復盤。如果學生存在一些共性問題，視頻可以直觀地體現出來。如制作水位報警器時，不少學習小組都碰到了以下問題：沒有選對導體和絕緣體，使紅燈沒有亮起來。或者在電路連接上，操作不夠嚴謹，出現了導線接觸不良的情況。在歸納完問題之后，教師可鼓勵學生發表意見，陳述自己預想的解決方案，并讓其他小組對學生的意見提出評價，補充合理的建議。此外，對于評價環節，教師也要提前制定好評價指標，判斷學生在STEM模式下的學習過程中都有哪些收獲。如分析問題方面的合格標準為：能根據學習主題聯想到對應的物理知識;設計方案方面的合格標準為：能通過成品、實驗器材、實驗材料制定可行度較高的實驗計劃;展示作品方面的合格標準為：能用清晰的思路和流利的語言介紹實驗成果。以此類推，從理論到實踐，全面總結學生的學習成果，以將學生每一處學習細節放大，找出下一步精進的方向。

STEM教育理念作為新引進的教育思想，在各學科的實踐應用還處于摸索、嘗試的階段。初中物理教師在應用STEM教育理念時，難免會遇到各種各樣的問題。對此，教師應當積極反思、勤于總結，從各種教學案例中汲取經驗，不斷提高自己的專業素養，將STEM教育理念的優勢充分發揮，幫助初中生在物理學習中逐步形成優秀的思辨能力、科學態度、責任意識和創新精神。

【參考文獻】

[1]熊素平.STEM教育融入物理課堂教學活動的探討——以“浮沉條件及應用”為例[J].物理通報，2021（S1）.

[2]江正平.以初中物理為主體的跨學科整合教學素養的培養[J].數理化解題研究，2020（35）.

【作者簡介】

郭子靖（1985～），女，江蘇睢寧人，本科，中小學二級教師。研究方向：初中物理教學。