STEM視角下的初中科學課堂教學實踐分析

【摘" 要】 科技作為第一生產力，已經深深地滲透社會生活的各個領域，為了培養與時代相匹配的人才，教育領域在不斷地進行探索與革新。文章基于STEM（科學、技術、工程和數學）教育的獨特視角，對當前初中科學課堂的教學情況進行了全面而深入的分析，詳細探討了STEM教育理念如何被引入初中科學教學，以及其帶來的積極變化。同時，也審視了現有教學模式中的短板和不足之處，這些問題可能會阻礙學生跨學科思維和解決問題能力的培養。基于這些分析，文章提出了一系列具有針對性的教學策略，旨在優化初中科學的教學質量，進一步培養學生的綜合素質。

【關鍵詞】 STEM教育；初中科學；課堂教學

當前，新的科技革命和產業變革正在全球范圍內深入發展。在這一背景下，社會對人才的要求也日趨多元化和高標準化，對具備跨學科知識和創新能力的人才的需求更為凸顯。STEM教育理念不僅強調單一學科的學習，更注重科學、技術、工程和數學之間的有機融合。這種教育理念的出現，為培養學生的綜合素質和創新能力提供了新的思路。為了深入了解STEM教育理念在初中科學教學中的實際應用情況，以及其對教學質量提升和學生能力培養的影響，本文將從STEM視角對初中科學課堂的教學實踐進行詳細分析，希望能為教育改革貢獻一份力量。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）的融合教育理念，正逐漸成為全球教育領域的重要發展趨勢。這一理念的核心在于打破傳統學科界限，強調科學、技術、工程和數學之間的相互滲透與深度融合。它不僅關注學生對單一學科知識的掌握，還注重培養學生在復雜情境中運用多學科知識解決問題的能力。STEM教育理念特別注重學生的實踐操作能力和創新思維的培養，鼓勵學生通過項目式學習，即以小組為單位，圍繞一個真實的、綜合性的問題或項目進行學習。在這樣的學習過程中，學生需要綜合運用科學原理、技術手段、工程設計和數學方法來解決實際問題，從而提升他們的綜合素質。這種學習方式不僅能夠激發學生的學習興趣和動力，還能培養他們的團隊協作能力、問題解決能力以及創新思維。

二、初中科學課堂的現狀分析

近年來，隨著教育改革的深入推進，初中科學課堂已經開始注重實踐教學和跨學科知識的整合，以提高學生的科學素養和綜合能力。然而，實際的教學過程中，仍存在一些問題亟待解決。首先，教學內容相對單一，往往局限于某一學科領域，缺乏跨學科的綜合性和實踐性。這導致學生難以將所學知識應用到實際生活中，也無法有效培養他們的綜合解決問題的能力。其次，雖然實踐教學的理念已經逐漸被接受，但學生在課堂上真正進行實踐操作的機會仍然有限。許多學校由于實驗設備、場地等條件的限制，無法為學生提供充足的實踐操作環境，這在一定程度上制約了學生實踐能力的提升。最后，當前初中科學課堂在培養學生創新能力方面還存在明顯不足。由于傳統教學模式的束縛，學生往往習慣于被動接受知識，缺乏主動探索和創新的精神。

三、STEM視角下的初中科學課堂教學的實踐策略

（一）整合跨學科知識

在STEM教育的引領下，初中科學課堂正在經歷一場跨學科的知識整合革命。這種整合遠非簡單的知識堆砌或拼接，而是要求教師在授課過程中具備深厚的跨學科素養，能夠深入挖掘并展現各學科之間的內在聯系。通過這樣的教學方式，教師能夠幫助學生更全面、更深入地理解科學現象和原理，從而培養他們的綜合素養和問題解決能力。

以浙教版七年級上冊的“科學測量”和“科學探究”章節為例，教師在講解這兩個章節時，不僅要傳授給學生基本的測量和探究方法，還要巧妙地融入數學中的統計和數據分析方法。通過這樣的整合，學生可以學會如何準確地獲取、記錄實驗數據，同時他們也將掌握如何科學地處理、分析這些數據，進而得出更具科學性和說服力的結論。這樣的教學方式不僅提升了學生的數據處理能力，也培養了他們的科學思維和邏輯推理能力。

再如，在講解“電路探秘”這一章節時，教師可以通過整合物理學中的電學知識和數學中的電阻、電流計算公式，幫助學生構建起一個完整、系統的電路知識體系。在這個過程中，學生不僅能夠理解電路的基本原理和電流的運行規律，還能夠運用數學知識去解決實際生活中的電路問題。這樣的跨學科整合，不僅使科學課堂更加生動有趣，也大幅提高了學生的學習興趣和實踐能力。

這種跨學科的教學方式旨在打破學科之間的壁壘，促進知識的融合與應用。它不僅僅能夠激發學生的學習興趣和探究欲望，更重要的是能夠培養他們的綜合思維能力和解決問題的能力。這樣的教學方式符合STEM教育的核心理念，有助于培養出既具備扎實學科知識，又具備創新思維和解決實際問題能力的復合型人才。

（二）開展項目式學習

項目式學習在STEM教育中占據著舉足輕重的地位。它的核心理念在于鼓勵學生通過親身的實際操作和深入的探究去尋找問題的答案，進而對科學原理有更為深刻的理解。在初中科學教育中，項目式學習為教師與學生提供了一個互動性強、參與度高的教學模式。教師可以根據課程內容，巧妙地設計一系列既貼近現實生活又充滿挑戰性的項目任務。這些任務不僅能激發學生的求知欲，還能讓他們在實踐中學習，從而更好地掌握科學知識。

以“植物生殖方式的多樣性”這一章節為例，為了使學生能夠更深入地了解植物的繁殖方式和影響因素，教師可以構思一個名為“植物繁殖技術探究”的項目。在這個項目中，學生將化身為科學家，通過實地考察去觀察和記錄不同植物的生長環境和繁殖現象。他們還需要利用圖書館或網絡資源，查閱相關的文獻資料，以便更全面地了解植物的繁殖機制和影響因素。同時，實驗操作也是這個項目不可或缺的一部分。學生將在教師的指導下，親手進行植物繁殖的實驗，通過對比和分析實驗數據，來驗證自己的假設和推論。在這個過程中，學生不僅需要靈活運用所學的生物學和農學知識，還需要充分發揮自己的創新思維和團隊協作能力。這樣的項目式學習，不僅讓學生親身體驗了科學探究的全過程，還讓他們在實踐中鍛煉和提升了自己的動手能力、分析以及解決問題的能力。同時，這種學習方式也有助于培養學生的科學素養和創新精神。

（三）強化實踐操作環節

STEM教育理念著重強調“做中學”的教學方法，即學生通過親身實踐來探索和掌握科學原理。在初中科學課堂上，教師應充分認識到實踐操作環節對學生理解和掌握科學知識的重要性，并為學生提供充足的實踐機會。

以“物質的溶解”這一章節為例，教師可以設計一系列的實驗任務，讓學生親手進行溶解實驗。在實驗過程中，學生可以自主選擇不同的物質，如鹽、糖、沙子等，并將它們分別放入水中，觀察它們在水中的溶解情況，同時記錄詳細的實驗數據。通過直觀的實驗現象和數據記錄，學生可以更加深入地了解溶解現象，加深對溶解原理的理解。除了常規的實驗操作，教師還可以鼓勵學生參與科學項目和小型研究，讓他們在實踐中運用所學知識解決實際問題。例如，引導學生研究如何提高某種特定物質的溶解速度，或者探索不同物質溶解度的差異及其背后的科學原因。這樣的實踐操作不僅有助于鞏固和深化學生的理論知識，還能培養他們的創新思維和實踐能力，進一步激發他們對科學的興趣和熱愛。

為了進一步優化學生的實踐操作環節，教師還可以積極利用學校資源和社會資源，組織學生參加科學競賽、實地考察以及與科學相關的社區服務等活動。這些活動能夠為學生提供更廣闊的實踐平臺，讓他們在親身實踐中感受科學的魅力，激發對科學的熱愛和追求。同時，通過參與這些活動，學生還能培養團隊協作能力、問題解決能力以及批判性思維，為未來的學術和職業發展奠定堅實的基礎。

強化實踐操作環節是STEM教育理念在初中科學課堂中的重要體現。教師應注重實驗、項目研究等實踐活動的組織與實施，讓學生在親身實踐中掌握科學知識，提升科學素養和實踐能力。

（四）利用現代化的信息技術輔助教學

在STEM教育理念的指引下，現代信息技術不再僅僅是教學的工具，而是成為連接科學、技術、工程和數學多個領域的橋梁。隨著現代信息技術的發展，多媒體教學、網絡教學以及交互式學習平臺等新型教學方式，為初中科學課堂帶來了翻天覆地的變化，也深刻地體現了STEM教育的整合性思維。

以“核能”的教學為例，這一高科技領域的知識涉及復雜的科學原理和工程技術。在傳統的教學方式中，學生可能很難僅通過文字和圖片來全面理解核能的奧秘。然而，借助現代信息技術，特別是多媒體教學，教師可以通過動畫、模擬實驗和視頻等形式，將核能發電的全過程以及相關的科學原理進行可視化展示。這樣，學生不僅能夠直觀地看到核反應的過程，還能深入理解其中的科學和技術細節。

現代信息技術的使用完美地契合了STEM教育的跨學科特性。在網絡教學環境中，教師可以引導學生通過在線模擬實驗來探究核能的應用，這既涉及科學知識，又需要學生運用數學和工程思維來解決問題。例如，學生可以通過模擬軟件來設計一個核能發電站，這要求他們不僅了解核反應的原理，還要考慮發電效率、安全性和經濟性等多方面因素。

此外，利用網絡資源，教師還可以引導學生進行在線交流和合作學習，共同解決與核能相關的實際問題。這種學習方式不僅能夠培養學生的團隊協作能力，還能讓他們在實際操作中深化對科學、技術、工程和數學的理解和應用。

（五）建立STEM教育評價體系

為了確保STEM教育的深入且有效實施，構建一個科學、細致的STEM教育評價體系尤為重要。這一體系的建立不僅旨在衡量學生的學習成果，還在于評估教師的教學質量，從而為教育的持續改進提供有力的數據支撐和反饋機制。

首先，要明確評價內容。在STEM教育中，評價不僅要關注學生的知識掌握情況，更要重視其實踐能力、創新思維以及團隊協作等能力的發展。因此，評價內容應涵蓋學生的筆試成績、作業完成情況，以及項目實踐表現等。

其次，要設定細化的評價指標。為了更全面地評價學生的學習效果，可以設定一系列具體的評價指標，如項目完成的質量、實驗操作的熟練度、思維的創新性等。這些指標將有助于更準確地了解學生在各個方面的表現。

再者，應采用多元評價方式。除了傳統的筆試和作業評價外，還可以引入學生自評、互評以及教師評價等多種評價方式，以便更全面地了解學生的學習情況。同時，對教師的教學質量進行評價也是必不可少的。可以從教學方法的創新性、課堂活動的組織能力以及對學生個體差異的關注程度等方面對教師進行評價。這將有助于教師了解自身的教學優勢和不足，從而進行針對性的改進。

最后，要定期反饋和調整。評價體系的建立并不是一蹴而就的，而是需要在實際運用中不斷進行反饋和調整。應定期收集和分析評價數據，及時發現問題并進行改進，以確保評價體系的科學性和有效性。

四、結語

STEM教育理念為初中科學課堂教學注入了新的活力，提供了全新的視角和方法。通過整合科學、技術、工程和數學等跨學科知識，開展項目式學習，強化學生的實踐操作環節，以及充分利用現代信息技術輔助教學等策略，STEM教育能夠顯著提升初中科學課堂的教學質量，全面培養學生的綜合素質和創新能力。因此，初中科學教師應繼續深入探索STEM教育理念在課堂中的具體應用，不斷優化教學方法和手段，為培養適應新時代需求的高素質科學人才貢獻自己的力量，推動科學教育的持續發展。

參考文獻：

［1］ 李崎穎，金曉凌，丁旭梅，等. STEM視角下的初中科學課程教學實踐研究：以偽全息3D投影制作為例［J］. 中國教育信息化，2016（24）：35-39.

［2］ 張暢，程志奇，張璟瑜，等. STEAM視角下初中科學實驗教學設計與實踐：以浙教版“力的測量”為例［J］. 物理教學探討，2020，38（07）：28-31.

［3］ 劉鋒. STEM視角下的初中科學課堂教學實踐研究［J］. 中學教學參考，2023（17）：96-99.

［4］ 李明. 基于STEM教育理念的初中科學實驗教學探究：以“自制簡易密度計”為例［J］. 教學月刊·中學版：教學參考，2023（06）：73-76.

［5］ 李娟. STEM教育理念下初中科學拓展性課程的實踐研究［J］. 數理化解題研究，2021（14）：102-103.