STEM教育理念下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑探析

李春梅

STEM教育的核心是指科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）、數(shù)學(xué)（mathematics）四個(gè)學(xué)科融合為一體的新型教育理念。作為全球教育界所關(guān)注并推行的教育理念，STEM教育重點(diǎn)在學(xué)科與學(xué)科之間的融合教育之中提升個(gè)人的綜合能力，培養(yǎng)能解決實(shí)際問(wèn)題的新型人才。在STEM教育理念中，最為突出的四大特征分別是跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性。當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?shí)驗(yàn)內(nèi)容方面缺乏一定的生活性、趣味性。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以在物理實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中獲得更好的激發(fā)。將STEM教育理念融入初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，一方面能夠增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。基于此，本文以“測(cè)量物質(zhì)的密度”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)踐過(guò)程兩方面深入探析STEM教育理念下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑。

一、STEM教育理念下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師需要明確各個(gè)環(huán)節(jié)所需要完成的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容，以及教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃等。STEM教育理念融入得不充分、不徹底，主要是由于教師教學(xué)設(shè)計(jì)的規(guī)劃不足，沒(méi)有充分地將STEM教育理念落實(shí)到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，沒(méi)有明確物理實(shí)驗(yàn)的不同階段所需要完成的教學(xué)目標(biāo)，教師與學(xué)生也就難以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中完成跨學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)。

在“測(cè)量物質(zhì)的密度”實(shí)驗(yàn)中，首先，教師需要對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)劃。例如，將“測(cè)量物質(zhì)的密度”實(shí)驗(yàn)分為五大環(huán)節(jié)：情景模式導(dǎo)入、自主思考中確定問(wèn)題、合作實(shí)驗(yàn)探究、設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)方案、總結(jié)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)。其次，教師需要明確不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)各自所承擔(dān)的STEM教育理念的發(fā)展內(nèi)容。在“情景模式導(dǎo)入”環(huán)節(jié)中，教師需要在視頻內(nèi)容的引導(dǎo)之下激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，同時(shí)引導(dǎo)他們聯(lián)系生活實(shí)際;在“自主思考中確定問(wèn)題”環(huán)節(jié)中，教師可以采用提問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生聯(lián)系已學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行自主探究，并作初步判斷;在“合作實(shí)驗(yàn)探究”環(huán)節(jié)中，教師以分組的模式放手讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)，讓他們探究思考，鍛煉他們的物理辯證思維，在此過(guò)程中，教師更容易引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系其他學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);在“設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)方案”的環(huán)節(jié)中，教師讓學(xué)生根據(jù)小組探究設(shè)計(jì)方案，調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力與實(shí)踐創(chuàng)新能力;在最后的“總結(jié)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)”環(huán)節(jié)中，教師需要幫助學(xué)生回顧物理實(shí)驗(yàn)的整體過(guò)程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的跨學(xué)科內(nèi)容，整合STEM教育理念的應(yīng)用所得。

二、STEM教育理念下的教學(xué)實(shí)踐

在具體的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程之中，教師需要關(guān)注STEM教育理念四大特征，即跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性，據(jù)此入手，開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.情景模式導(dǎo)入

在此教學(xué)環(huán)節(jié)之中，重點(diǎn)關(guān)注情境性和趣味性，教師可以播放相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生初步了解物體的質(zhì)量、物體在水中的情況等。教師在此環(huán)節(jié)中導(dǎo)入本次物理實(shí)驗(yàn)的原理：ρ=m/V。

2.自主思考中確定問(wèn)題

教師可以采用提問(wèn)的形式引導(dǎo)學(xué)生層層深入思考，如物體上浮、下沉的條件是什么？我們?nèi)绾卫梦矬w的上浮、下沉來(lái)計(jì)算密度？對(duì)于這些現(xiàn)象，我們是不是能夠聯(lián)系生活實(shí)際，制作一個(gè)屬于自己的密度測(cè)量?jī)x器或是設(shè)計(jì)一個(gè)密度測(cè)量方案？在提問(wèn)的過(guò)程中，學(xué)生既能對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行梳理，同時(shí)也能聯(lián)系生活或其他知識(shí)內(nèi)容，融入方案的設(shè)計(jì)之中。

3.合作實(shí)驗(yàn)探究+設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)方案

教師引導(dǎo)學(xué)生采用小組合作的形式開(kāi)展本次物理實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生首先根據(jù)個(gè)人的生活實(shí)際，調(diào)動(dòng)相關(guān)學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，選定自己認(rèn)為合適的材料，以草圖的形式畫(huà)出基本設(shè)計(jì)方案，從而提升自己的跨學(xué)科能力、思維創(chuàng)新能力。然后，小組再將設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行展示，分享設(shè)計(jì)的整體思路、材料、原理等。在不同小組的設(shè)計(jì)思路碰撞之下，學(xué)生也會(huì)對(duì)問(wèn)題的理解更加深入，運(yùn)用上也會(huì)相對(duì)得心應(yīng)手。最后，學(xué)生能夠參與小組內(nèi)的合力制作，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓自己對(duì)知識(shí)的理解落到實(shí)處。

4.總結(jié)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)

總結(jié)環(huán)節(jié)是學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容理解與內(nèi)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師在此環(huán)節(jié)中，一方面需要給予學(xué)生充分的自由度，讓他們自行總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的得與失;另一方面，教師需要引導(dǎo)學(xué)生在總結(jié)時(shí)多關(guān)注跨學(xué)科內(nèi)容，例如在計(jì)算環(huán)節(jié)中所涉及的數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)容、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中所需要的技術(shù)內(nèi)容等。

將STEM教育理念融入初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，是當(dāng)前物理教學(xué)的一次創(chuàng)新嘗試。它不僅僅要求教師具有優(yōu)秀的教學(xué)引導(dǎo)能力，更需要教師個(gè)人跨學(xué)科素養(yǎng)的不斷提升。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，未來(lái)，還需要學(xué)校、教師、學(xué)生三方同步發(fā)力，創(chuàng)新物理教學(xué)模式，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮其關(guān)鍵作用，讓學(xué)生能夠在STEM教育理念的指導(dǎo)之下，實(shí)現(xiàn)能力的全面發(fā)展，成為跨學(xué)科學(xué)術(shù)能力、動(dòng)手能力雙強(qiáng)的新型人才。

責(zé)任編輯 邱 艷