STEM SOS 模式下初中物理復習課教學研究
——以“壓強單元復習”為例

高春麗

（福州第四中學桔園洲中學，福建 福州 350008）

初中物理復習課可分為單元復習、階段復習及總復習，無論是哪種復習課，都是為了使學生能系統地掌握知識、充分構建知識網絡、提高思維能力，同時對學習過程中存在的缺欠進行補缺補漏，進一步加強與鞏固重點知識，突破學習難點，提高應用物理知識解決實際問題的能力。

那么如何上好復習課？當前常用的復習課主要包含“知識梳理、典例解析、方法總結、變式訓練、反思提高”等環節。在知識梳理環節往往是炒冷飯、缺乏創新，而變式訓練與反思提高就是搞題海戰。這種復習課學生索然無味，既浪費時間，又加重學生學習負擔。那么如何激發學生的學習興趣，從而提高復習課的課堂效率呢？筆者依據初中學生的心理特點與初中物理的學科特點制定了基于STEM SOS 的復習課教學模式，并以此模式進行近兩年的實踐與研究，取得了很好的效果。現以“壓強”單元復習為例，做如下綜述。

一、STEM SOS 教學模式的內涵

1.STEM 的含義

STEM 是科學、技術、工程和數學（Science，Techno logy，Engineering and Mathematics）的英文單詞首字母的縮寫。我們可以這樣來認識STEM：首先，STEM 是分科的，它代表著科學、技術、工程和數學四門獨立的學科領域；其次，STEM 又是整合的，這或許是今天強調和重視STEM 時最為看重的；再次，STEM還是延伸和擴展的。所以STEM 教育就是結合科學、技術、工程、數學的跨領域綜合素質教育。［1］我國于2017 年1 月頒布了新的《小學科學課程標準》被認為是“首次定義了中國版的STEM”。“新課標”對STEM 的解釋 為：科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）與數學（mathemetics）即STEM 是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養。“新課標”對STEM 概念強調在于跨學科、項目制學習以及解決問題這三個特點，相比其他國家和以往的說法，新課標更強調創新能力的培養。

2.STEM SOS 教學模式

其中SOS 是美國和諧公立學校開發的STEM 課程，他們將基于項目的學習法與研究式學習法結合起來，命名為“STEM 學生登臺秀（SOS）”，這種教學模式旨在以一種參與、有趣且高效的方式進行嚴謹的教學，提高學生協作能力和學習自主性，激勵學生取得成功。STEM SOS 模式的目標是“在PBL 項目擴展學生知識面的過程中，持續關注以學生為中心的規范教學方法”。［2］

3.與傳統復習課的比較

STEM SOS 與傳統復習課教學模式相比，教師將需要復習的知識點，置于實際場景中，并發布任務，學生通過思考，小組交流合作，制訂完成任務的方案，并通過登臺秀，將本小組的想法和觀點大膽地展示出來。最后通過所有小組共同討論形成共識。該模式更注重學生自主、合作、探究的學習。與傳統復習課教學方式相比，學生更能將知識和技能綜合運用到實際問題中，同時更有利于學生語言表達能力的培養及小組合作工作能力的養成教育，為孩子今后的發展打下比較堅實的基礎。

二、STEM SOS 教學模式下初中物理復習課課堂教學模式

基于STEM SOS 模式下初中物理復習課堂中教師組織學生選擇項目，指導學生通過探究解決實際問題，從而完成知識的回歸和整合，形成知識網絡，達到深化復習的效果。復習課中要不斷激發學生探索的興趣，加深、加強對知識的理解，同時要培養學生的創新力，提高的學生的學習力。為了更有效地提高復習課的教學效率，筆者在汲取了上一個課題“基于STEM SOS 模式下的初中物理規律教學實踐與研究”的研究成果后，構建了圖1 的基于STEM SOS 模式下初中物理復習課課堂教學模式。

圖1

1.教學目標的制定

不同學段、不同生情、不同學情就同一個課題能達成的最終結果是不同的，為了能充分提高課堂效率，就要制定適當的教學目標。目標不宜太低，太低了沒有挑戰性，也不利于教學成效的提高；太高了很難達成教學目標，結果不但會給教師自己造成挫折，而會給學生造成學習障礙。所以在制定教學目標時，應了解生情與學情，然后再結合課程標準的要求提出復習課的教學目標。

2.項目的制定與選擇

依據本單元塊需要復習的知識點，結合本學齡段學生的興趣點，選擇與之相匹配的項目。項目可以是解釋生活當中常見的現象、解決生活中遇到的問題或者對最新的科技探究。如在“物態變化”單元復習時，課題組成員中有的制定“如何實現人工降雨”為學習項目，有的制定了“不一樣料理（應用干冰制作美食）”。

3.提出需（想）要解決的問題

學生依據自己的項目提出需要解決的問題。如“如何實現人工降雨”，就得需要了解人工降雨經歷哪些物態變化過程，這些物態變化過程各需要在什么環境與什么條件下才能實現。而“不一樣料理（應用干冰制作美食）”，就得需要了解干冰會發生哪些物態變化，這些物態變化的條件、現象與作用，同時還得知道想制作的料理需要的發生怎樣的物態變化。

4.通過解決問題，復習與鞏固知識

各小組的通過討論、分析與實踐，完成制定的任務。最后在匯報成果中，小組上臺展示成果，并講述完成項目的過程及理論依據，同時接受其他小組的提問。

三、STEM SOS 教學模式下初中物理復習課的路徑——以“壓強”單元復習為例

1.依據學情與生情制定復習課的教學目標

本節課是在學習了“壓強”這一單元后，設置的單元復習課，目的是為了讓學生形成“壓強”這一知識網絡，學會應用“壓強”知識解決生活、生產中存在的相關問題，培養學生的科學素養，提高學生語言表達能力及應用數學解決物理問題的能力。依據初二學生的心理特點、知識結構特點和《義務教育物理課程標準（2011 年版）》，設置了如下教學目標：

通過復習，加強對壓強的理解，了解日常生活中增大和減小壓強的方法，會用壓強知識解決生活、生產實踐中的壓強問題；通過復習，加強對液體壓強特點的了解，學會應用液體壓強特點解決人類生活的相關問題；通過復習學會應用大氣壓強知識、流體壓強知識解決人類生活中的相關問題。［3］

2.創設情景，選擇適當的項目

情景創設是否能引起學生的學習興趣、是否能激發學生探索的愿望，這是一節復習成功與否的關鍵。當下初中生對社會生活、體育運動、科技發展有極大的興趣與愛好，因而建議情景多以解決社會生活中存在的問題，提高體育運動成績，關注科技發展及成果為佳。故此本節課就以2020 年11 月10 日我國自主研發的“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底10909m 為載體，通過視頻播放“奮斗者”運輸、下潛、回收的過程，由學生提出感興趣的問題（“奮斗者”在這一個過程中涉及的“壓強”知識）為研究項目（課件如圖2）。

圖2

3.提出需（想）要解決的問題

問題1：運輸“奮斗者”號時，如何選車？

問題2：為什么載人潛水器，下潛的深度受限？坐底馬里亞納海溝的“奮斗者”號受到海水的壓強、壓力多大？

問題3：“奮斗者”號外形設計有何特點？

4.通過解決問題，復習與鞏固所學知識

問題1：運輸“奮斗者”號時，如何選車？

學習環節：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習。

（3）分組討論，上臺匯報成果：

通過查閱資料，了解到“奮斗者”號的空載質量為22 噸，從而計算得出：

①在水平面上時對水平面的壓力約為F=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N。

②每個輪胎在水平面上的與地面接觸面積約為250cm2，若是四輪貨車，則地面受力面積約為0.1m2，由p=F/S=2.2×106Pa，而普通路面能承受的最大壓強約為8×105Pa，車胎能承受的最大壓強約為3×105Pa 所以若用四輪貨車運載，會損壞路面、壓暴輪胎。

③依據p=F/S可知，在壓力一定時，可通過增大受力面積來減小壓強，所以要選擇輪胎寬且多的車。

（4）師生總結出固體壓強的計算方法與簡答題的解題格式。

問題2：為什么載人潛水器，下潛的深度受限？坐底馬里亞納海溝的“奮斗者”號受到海水的壓強、壓力多大？

學習環節：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習。

（3）分組學習，上臺匯報成果。

通過查閱資料獲得“奮斗者”號坐底深度為10909m，載人艙的觀察窗面積約為75cm2，載人球艙的艙體等效受力面積約為觀察窗的1000 倍，海水密度約為1×103kg/m3。然后分析與計算得出：

①由p=ρgh可知，液體密度和g不變的情況下，深度越深，液體壓強越大。對載人潛水器的材料結構要求就越高。所以潛水器下潛的深度會受限。

②p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.1×107Pa，又F=pS=1.1×107Pa×0.0075m2=8.25×104N，所以觀察窗承載壓力約為8.25×104N，載人球艙承載壓力約為8.25×107N。

（4）師生總結出液體壓強的計算方法，同時鞏固簡答題的解題格式。

（5）師提出“氣體壓強有什么特點呢？”，接著學生自主復習，并去發現“奮斗者”號艙內的儀表盤上的數據。

問題3：“奮斗者”號外形設計有何特點？

學習環節：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習“流體壓強的特點”。

（3）學生觀察圖3 中“奮斗者”號的外形，查閱資料，上臺匯報成果。

圖3

生：通過認真觀察，發現“奮斗者”號上平下凸，當海水流過，海水經過其上方的路程更短，流速更快，由于流體流速越大壓強越小，從下面產生一個向上的壓力差，方便“奮斗者”號上浮。

5.畫出思維導圖，構建知識網絡（如圖4）

圖4

6.課后配套鞏固練習

（1）如圖5 所示，甲乙丙三個質量相等、底面積相同的容器內裝有相同深度的水，試判斷：各容器底部對地面的壓強關系。

圖5

（2）如上圖所示，甲乙丙三個質量相等、底面積相同的容器內裝有相同深度的水，試判斷：各容器底部受到的壓力與容器內水的重力的關系。

（3）為什么深海魚類在打撈上岸前都已死亡？

（4）如何將茶壺中的茶水倒出？請解釋原因。

（5）嚴禁到未名水域游泳，請用所學的壓強知識解釋。

五、教后反思

教學是教與學的結合，是不可分割的，教學中學生是主角，教師是編導是場外指導。傳統復習課教師多講，學生多練，枯燥且單一，課堂學習效率低下，學生沒有學習興趣。而項目式學習，不僅可以讓學生在解決問題中復習到舊知識，還可以構建知識網絡，提高應用物理知識解決問題的能力，真正做“減負增效”。

1.在教學的設計中重視生情與學情，以學生的興趣點為起始站，以如何讓學生在快樂中學習為教學設計的主要思路。項目的選擇既要注重知識，又要注重學生；選擇合適的項目是教學成功與否的重要因素。

2.小組項目學習中，小組的組成與分工是教學成功與否的關鍵。小組中要有領導力十足的同學，要有樂于幫助同學提升的“好人”，要有動手能力強的“工人”，要有邏輯思維能力強的“強人”。

3.教學過程中教師角色的定位十分關鍵。教師是導師，不是領導，切不可插手學生的小組討論，要學會聽；教師是小組學習的場外“百度全科”，在學生遇到知識難點時，進行實時的講解；教師還是項目的總監，在項目偏離方法時給予校正。

4.項目成果匯報中，教師要有所選擇。課堂的時間是有限的，不可能讓每個小組都上臺匯報，因此要依據教學目標，選擇合適的小組上臺展示；對于未得到展示的小組要在課后布置他們進一步完善，然后做成書面作業，供各小組學習。