STEM理念下開展物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的研究

陳小軍

(江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)武堅(jiān)中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225000)

STEM教育的理念源于對(duì)不同領(lǐng)域的教學(xué)融合,它更加強(qiáng)調(diào)將多種學(xué)科結(jié)合起來(lái),以培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展.通過(guò)物理綜合實(shí)踐課程,我們可以將STEM教育理念融入初中物理學(xué)習(xí)中,讓學(xué)生們?cè)趯?shí)踐中體驗(yàn)工程問題的技術(shù)革新,深刻理解多學(xué)科在日常生活中的應(yīng)用,從而激發(fā)他們的創(chuàng)新思維,提升他們解決問題的能力,達(dá)到最佳的教育效果.

1 創(chuàng)設(shè)情境,調(diào)動(dòng)心理內(nèi)驅(qū)

1.1 問題情境,形成認(rèn)知沖突

物理學(xué)科的學(xué)習(xí)需要學(xué)生理解物理概念并掌握物理規(guī)律,但是無(wú)論是基于日常生活中的經(jīng)歷,還是憑借個(gè)人的理解,學(xué)生總會(huì)存在一些不合理的認(rèn)識(shí),這些認(rèn)識(shí)會(huì)妨礙學(xué)生正確理解物理概念.先入為主的觀念很難被改變,教師需要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋,以便更好地理解他們的想法,并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)改變他們的思維方式,從而提高他們的學(xué)習(xí)成果.情境教學(xué)是一種非常有效的方法,它可以通過(guò)引入相關(guān)的情境來(lái)激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考,幫助他們更好地理解所學(xué)內(nèi)容,并在學(xué)習(xí)中不斷完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu).

例如,在學(xué)習(xí)“斜塔上的實(shí)驗(yàn)”時(shí),教師可以通過(guò)問題情境引發(fā)學(xué)生思考,教師將乒乓球和網(wǎng)球放置在相同的高度,讓學(xué)生進(jìn)行思考,并猜測(cè)哪個(gè)球會(huì)先掉落.在這種情況下,許多學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為網(wǎng)球先掉落,但實(shí)際上,這種想法是不正確的.教師可以適時(shí)地引入伽利略的比薩斜塔實(shí)驗(yàn),通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)物體的下落速度與它的重量沒有直接關(guān)系.以此可以通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)加深對(duì)物理概念的理解.學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體,通過(guò)情境教學(xué),可以讓學(xué)生更加深入地理解物理現(xiàn)象的本質(zhì),激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效率.而通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生可以更好地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果,改變?cè)械闹R(shí)結(jié)構(gòu),從而更好地發(fā)現(xiàn)物理的本質(zhì).

1.2 生活情境,設(shè)置認(rèn)知懸念

為了激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)習(xí)物理的效率,教師可以利用STEM教育和日常生活中的事件,創(chuàng)造出一個(gè)充滿懸念和有趣的學(xué)習(xí)情境.這種情境創(chuàng)設(shè)教學(xué)方法可以激發(fā)學(xué)生的好奇心,從而激發(fā)他們對(duì)物理學(xué)習(xí)的濃厚興趣,更加深入地理解物理知識(shí).

例如,在學(xué)習(xí)“壓力和壓強(qiáng)”時(shí),教師可以利用日常生活中的經(jīng)驗(yàn),提出一個(gè)有趣的問題:大家都有乘坐火車的經(jīng)歷,但是你們是否發(fā)現(xiàn),有一條白線橫跨站臺(tái),所有乘客都必須站在白線外面,而站臺(tái)工作人員也要時(shí)刻提醒乘客白線內(nèi)的危險(xiǎn)性.那么,為什么要存在一條這樣的白色線條呢?這樣的問題情境不僅能吸引學(xué)生的注意力,還能夠引導(dǎo)學(xué)生去探究這個(gè)問題背后的原因.通過(guò)本章節(jié)物理知識(shí)的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)這個(gè)問題有了更深刻的認(rèn)識(shí).當(dāng)學(xué)生在懸念中學(xué)習(xí)物理的時(shí)候,會(huì)充滿求解答案的渴望,這對(duì)提高學(xué)習(xí)效率很有幫助.通過(guò)在初中物理課堂上創(chuàng)設(shè)生活化的情境,學(xué)生可以基于自身的生活經(jīng)驗(yàn),有效地學(xué)習(xí)和思考相關(guān)的物理知識(shí),這不僅能夠提高教學(xué)的實(shí)效性,還能深入理解知識(shí),強(qiáng)化思維能力,促進(jìn)初中生物理學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展.

2 動(dòng)手操作,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/h2>

2.1 自主探究,發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律

探究式學(xué)習(xí)是STEM教育的重要組成部分,它強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)探索和學(xué)習(xí),而不是僅僅依賴于傳統(tǒng)的教學(xué)方式.將先進(jìn)的教育理念融入物理學(xué)習(xí)之中,學(xué)生們可以通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)提高自己的技能,從而達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理課堂上扮演著至關(guān)重要的角色,它不僅可以幫助學(xué)生提高實(shí)踐操作技能,而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓他們有機(jī)會(huì)深入探究,從而獲得更多的知識(shí).

如在“凸透鏡成像的規(guī)律”一課教學(xué)時(shí),教師應(yīng)該首先向?qū)W生介紹透鏡成像的基本原理、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng),讓他們有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí).STEM教育注重學(xué)生的實(shí)踐能力,因此,在物理課堂上要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)該富有啟發(fā)性和趣味性,同時(shí)要符合實(shí)際情況,使學(xué)生能夠從中得到啟示.教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探索凸透鏡成像的規(guī)律,并且提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),幫助他們觀察和收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).初中物理課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的理性思考能力、洞察力和實(shí)踐能力,因此,我們應(yīng)該努力幫助學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)融入實(shí)際生活,以便他們能夠更好地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問題.通過(guò)提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),教師可以幫助學(xué)生將理論和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái),從而促進(jìn)他們探究性思維的發(fā)展.STEM教育注重讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得更多的知識(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)深入理解,以便更好地應(yīng)用所學(xué)知識(shí).在物理教學(xué)中,教師應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,為他們提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),以幫助他們更好地理解知識(shí),培養(yǎng)探究精神.

2.2 小組合作,抽象知識(shí)模型

小組合作學(xué)習(xí)是一種有效的教學(xué)方式,它將學(xué)生分成若干小組,讓每個(gè)小組成員互相幫助、互相監(jiān)督,從而提高學(xué)習(xí)效率[1].小組合作學(xué)習(xí)能夠有效地提升學(xué)習(xí)效果,教師可以更好地優(yōu)化初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,為學(xué)生提供一個(gè)更有利的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓他們?cè)谕榈膸椭?更加深入地理解物理知識(shí),提高實(shí)驗(yàn)操作能力、分析能力和解決問題的能力,從而促進(jìn)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中全面發(fā)展.

例如,在學(xué)習(xí)蘇教版物理九年級(jí)上冊(cè)“歐姆定律”一課時(shí),通過(guò)控制變量實(shí)驗(yàn),教師可以借助學(xué)生的好奇心和求知欲,讓他們以小組的形式參與歐姆定律的學(xué)習(xí)過(guò)程,從而培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.教師在組織學(xué)生運(yùn)用控制變量法探究電流和電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí),可以將班級(jí)里的學(xué)生分成實(shí)力均衡的小組,讓他們?cè)谶\(yùn)用控制變量法探究電流和電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,以小組為單位,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,從而更好地理解和掌握控制變量法.通過(guò)舉辦有趣的小組實(shí)驗(yàn),不僅可以豐富課堂內(nèi)容,還能營(yíng)造一個(gè)充滿活力、互助互愛的環(huán)境,促進(jìn)學(xué)生之間交流,培養(yǎng)他們的科研精神,提升他們的科研素養(yǎng),使他們更加熱情地參與物理探索的進(jìn)程,在未來(lái)的科研工作中取得更大的進(jìn)步.初中物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)習(xí)中的重要性不言而喻,教師采用小組合作模式,可以大大提高學(xué)生的自主性,讓他們更加積極地參與到教學(xué)實(shí)踐中,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,滿足他們的學(xué)習(xí)需求.

3 自主建構(gòu),深化學(xué)科素養(yǎng)

3.1 自主探究,發(fā)展科學(xué)思維

傳統(tǒng)課堂上往往是教師提問、學(xué)生回答,學(xué)生完全是被動(dòng)式學(xué)習(xí).然而,STEM教育提倡的是主動(dòng)式學(xué)習(xí),即學(xué)生自己尋找問題的答案.通過(guò)引入STEM教育理念,教師可以在物理課堂上鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主探究,以此加深學(xué)生對(duì)物理的理解.教師可以鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問,讓學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,以期找到新的解決方案[2].

例如,在教學(xué)“電流和電流表的使用”這一節(jié)內(nèi)容時(shí),教師可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主構(gòu)建,找到新的解決辦法.教師可以先給學(xué)生一些提示,例如:假設(shè)你需要用伏安法測(cè)電阻但沒有電流表,該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?然后,教師可以讓學(xué)生自行思考該如何用其他工具來(lái)代替電流表.比如,有些學(xué)生選擇在原始電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻,用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓,根據(jù)I=U/R,求出電流,串聯(lián)電路電流處處相等,再用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓,就能求出待測(cè)電阻的阻值.通過(guò)這個(gè)過(guò)程,學(xué)生可以鍛煉自己的邏輯思維能力,同時(shí)學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考和解決問題.學(xué)生們?cè)谌粘Ｉ詈蛯W(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到各種挑戰(zhàn),因此他們需要學(xué)會(huì)分析、歸納和設(shè)計(jì)解決問題的方法和步驟,以便能夠獨(dú)立思考并提出解決方案,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生思維能力和解決問題的能力非常重要.

3.2 反思過(guò)程,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)中需要通過(guò)反思來(lái)提高自己的能力,這種能力可以通過(guò)課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)和課后作業(yè)等環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng).通過(guò)課前預(yù)習(xí),學(xué)生可以加深自己對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握,從中發(fā)現(xiàn)新的問題,從而激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣.在課堂上,學(xué)生要積極探索,深入挖掘書本上的知識(shí),以達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果.通過(guò)完成課后作業(yè),學(xué)生可以加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解,并復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)的知識(shí),從而大大提升學(xué)習(xí)效率.

例如,在“升華和凝華”教學(xué)過(guò)程中,我們重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)概念辨析能力.為了更好地幫助學(xué)生理解區(qū)分升華和蒸發(fā)這兩個(gè)概念,教師可以通過(guò)提出相關(guān)問題來(lái)與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng).例如,教師可以問:冬天晾衣服,沒有風(fēng)吹,低溫狀態(tài)下,衣服被晾干了,這種現(xiàn)象是什么?這樣的問題可以引導(dǎo)學(xué)生去思考,從而加深對(duì)概念的理解.學(xué)生的回答不一定是正確的,教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思,讓學(xué)生意識(shí)到自己在基礎(chǔ)概念理解上存在誤差,從而進(jìn)一步完善自己的認(rèn)識(shí),這樣,學(xué)生就可以更深刻地理解概念的本質(zhì)和內(nèi)涵.通過(guò)分析錯(cuò)題,學(xué)生可以更好地反思自己的學(xué)習(xí)方式,并將錯(cuò)誤的記憶結(jié)果轉(zhuǎn)化為寶貴的經(jīng)驗(yàn).反思是一種重要的學(xué)習(xí)方式,在初中物理課堂上,教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我反思,以便將他們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與當(dāng)前的教學(xué)目標(biāo)相結(jié)合,提高他們的物理學(xué)習(xí)能力,促使其在經(jīng)驗(yàn)中成長(zhǎng),在反思中進(jìn)步.

4 結(jié)束語(yǔ)

STEM理念是一種非常有效的教育方式,它可以幫助我們更好地將其融入初中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)課中,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神,增強(qiáng)實(shí)踐技能,提升綜合素質(zhì).