基于STEM教育的初中物理教學策略研究

【摘要】新時代需要復合型人才，跨學科學習也逐漸受到更多人關注。STEM教育是一種多學科綜合教學模式。在開展初中物理教學時，教師可以依據STEM教育理念組織教學活動，引導學生進行跨學科學習。文章簡述了STEM 教育理念的應用價值和應用原則，并結合具體教學案例探究在初中物理教學中基于STEM 教育理念設計教學活動的策略，旨在為廣大教師提供新的教學設計思路。

【關鍵詞】STEM教育；初中物理；教學策略

作者簡介：陳艷萍（1984—），女，福建省漳州第一中學。

STEM教育是將科學、技術、工程、數學等多門學科知識融合，引導學生進行跨學科學習的教育模式。這種打破學科之間壁壘的教育模式具有綜合性、實踐性，反映了課程回歸生活、回歸社會、回歸自然的本質訴求，對培養學生綜合能力、核心素養有顯著的作用。教師可以基于STEM教育理念開展初中物理課堂教學，這樣做不僅可以豐富教學內容，還有利于提高學生的物理學習效率、培養學生的綜合能力。為了達到上述目標，教師需要認真學習有關STEM教育理念的研究文獻和優秀教學案例，并根據初中物理教學內容合理融入科學、技術、工程、數學知識，引導學生在初中物理課堂上進行跨學科學習。

一、基于STEM教育理念開展初中物理教學的價值

STEM教育是基于跨學科學習的教育模式。根據這一教育理念組織教學活動時，教師需要確保不同學科的知識相互支持、相互滲透，以有效引導學生進行跨學科學習，同時提高物理教學質量，推動學生提升學科核心素養、實現個性化發展。

（一）激發學生物理學習興趣

初中階段是學生系統學習物理知識的初始階段。然而，物理知識具有較強的抽象性，這讓許多學生在剛接觸物理知識時遇到不小的麻煩。在這一階段，如果教師只是照本宣科，忽視物理知識與學生日常生活的關聯，可能導致學生認為物理知識枯燥、無聊，從而失去學習興趣。而教師基于STEM教育理念開展物理教學，可以讓學生發現物理知識與多個學科知識的聯系，了解物理知識的實用性，并感受到物理知識的魅力，從而產生強烈的學習動力［1］。

（二）提升學生學科核心素養

在新課改背景下，初中物理教師不僅要關注學生掌握基礎知識的情況，還要著重培養學生的核心素養。教師基于STEM教育理念開展物理教學時，需要圍繞教學內容創設真實、生動的情境，讓學生從多個視角認識物理知識，構建具有綜合性的知識框架。在這樣的教學活動中，學生的學科核心素養可以得到有效培養［2］。

（三）推動學生個性化發展

STEM教育模式具有較強的開放性和包容性。在進行跨學科學習時，學生可以接觸多種多樣的教學素材，根據自己的理解設計和完成物理實驗。通過這樣的學習過程，學生的科學思維和探究能力可以得到鍛煉，他們的實踐能力、創新能力也會得到充分培養。顯而易見，這可以有力推動學生個性化發展。

二、基于STEM教育理念開展初中物理教學的原則

（一）情境真實原則

STEM教育理念倡導教師在教學中融入多學科知識。而教師創設相對復雜的教學情境，有助于學生在單一學科課堂上掌握多學科知識。為了確保學生順利進入教學情境進行探索學習，教師應當創設具有真實性的教學情境，并借助生活素材激起學生的好奇心，再自然而然地引出學習重點［3］。學生在具有真實性的教學情境中探究時，會不自覺地發散思維，聯想到其他學科知識，嘗試用多種方法來解決問題。

（二）知識聯系原則

教師在基于STEM教育理念開展初中物理教學時，不能簡單地將多個學科的知識堆砌起來，而是需要根據知識之間的關聯設計教學活動，確保教學內容具有整體性。因此，教師在開展教學時還應遵循知識聯系原則，突出知識點之間的聯系，引導學生逐步實現融會貫通。

（三）適度原則

基于STEM教育理念設計教學活動時，教師還要遵循適度原則，做到以物理學科知識為中心開展教學，適度融入其他學科知識引導學生進行拓展學習。如果學生的知識基礎較薄弱，教師需要減少拓展教學內容，盡量結合生活現象引導學生學習物理知識，讓學生循序漸進地進行思考。

三、基于STEM教育理念開展初中物理教學的策略

（一）創設生活化教學情境，激發學生探究興趣

教學情境可以輔助學生掌握知識、發展思維。基于STEM教育理念開展初中物理教學時，教師需要適時創設生活化的教學情境，激發學生的探究興趣，推動學生在輕松的氛圍中進行跨學科學習［4］。

例如，在教授滬科技版初中物理八年級全一冊教材第三章第三節“光的折射”時，教師在課堂導入環節創設生活化教學情境并組織了一系列教學活動，以激發學生探究知識的興趣。首先，教師利用視頻引入日常生活中的折射現象，如筷子斜放在水中后好像發生了彎折、池水看起來比實際上更淺、漁夫用魚叉叉魚時要瞄準魚的下方等。觀看視頻后，學生會初步理解折射這一概念及這方面知識與自己日常生活的聯系。其次，為了進一步激發學生的探究欲，教師根據“漁夫用魚叉叉魚時要瞄準魚的下方?”這一生活現象創設生活化教學情境，鼓勵學生完成物理實驗，進行跨學科學習，以深入理解和折射有關的多學科知識、技能。教師鼓勵學生組成學習小組，并布置以下學習要求：1.在教師提供的魚缸中裝入一定量的水，并放入裝了水的氣球（充當魚），初步討論如何用教師提供的長竹簽“叉魚”；2.小組內的學生分為兩批，一批學生“叉魚”，另一批學生觀察，此后大家交換學習任務；3.完成上述實驗后，在小組內討論從水面看“魚”和從魚缸兩側看“魚”時魚的位置是否有變化，分析順利“叉魚”的技巧。最后，教師和學生一起總結上述物理實驗的現象和相關知識，以幫助學生扎實掌握這部分內容。

（二）整合跨學科知識，拓寬學生視野

基于STEM教育理念開展教學時，教師還應鼓勵學生探索物理現象與其他學科知識之間的關聯，讓學生掌握多學科知識，并意識到人們需要綜合使用多學科知識解決復雜的生活問題。

例如，在教授滬科技版初中物理九年級全一冊教材第二十章第二節“能源的開發和利用”時，教師順勢引入化學知識、地理知識，深入講解燃燒化石燃料對環境的影響，并詳細說明開發和利用可再生能源的積極影響，以拓寬學生的視野。首先，教師利用課件演示化石燃料燃燒的過程，并介紹化石燃料燃燒的化學方程式。了解這些知識后，學生意識到化石燃料燃燒會產生大量二氧化碳。其次，教師順勢展示近幾十年人類活動導致的二氧化碳排放量激增，以及冰川面積減少、海平面上升等現象，引導學生從多角度分析大量排放二氧化碳對地球環境的影響。最后，教師向學生介紹太陽能、風能等可再生能源，分享相關化學知識、地理知識，引導學生進行跨學科學習，讓學生由此理解開發和利用可再生能源的重要性。至此，學生順利地從物理現象出發，構建包含物理、化學、地理等多個學科知識的知識網絡。

（三）優化教學方法，培養學生綜合能力

為了有效培養學生的綜合能力，教師需要根據具體的教學內容補充多學科知識，并努力優化教學方法，讓學生通過多種學習方法掌握知識、鍛煉能力［5］。

例如，在教授滬科技版初中物理八年級全一冊教材第十一章第一節“探究：杠桿的平衡條件”時，教師通過豐富的教學資源和有指向性的問題，引導學生展開多維度思考，由此逐步掌握知識。首先，教師播放電影《指環王》的片段，讓學生欣賞電影中驚心動魄的投石機大戰。看完這個片段，學生對威力巨大的投石機非常感興趣。此時，教師順勢引入歷史知識，講述三國時期的官渡之戰，讓學生了解曹操打敗袁紹的秘密武器—霹靂車（一種投石裝置）。在觀看視頻、聽歷史故事后，學生產生了濃厚的探究興趣。其次，教師提出問題引導學生思考：“大家是否想過，投石機的工作原理是什么呢？”經過思考、討論，學生得出結論：“投石機的工作原理是杠桿平衡條件。”教師繼續追問：“投石機為什么有這么大的威力？在不投石時，投石機是如何保持平衡的呢？”學生結合已掌握的知識和生活經驗提出了猜想：“投石機能夠保持平衡可能是因為人們在投石機兩側放了重物。”最后，教師帶領學生設計實驗來研究投石機的工作原理和保持平衡的原因。教師給學生提供了杠桿、鐵架臺、鉤碼、刻度尺、細線、彈簧測力計等實驗材料，鼓勵學生據此設計驗證實驗。在通過實驗驗證自己猜想的過程中，學生的實踐能力、科學思維可以得到有效培養。

（四）利用信息技術，輔助學習抽象知識

為了輔助學生理解抽象的物理知識，教師可以利用信息技術手段指導學生完成虛擬實驗，讓學生收獲具體的學習體驗，并在實驗中深入理解與物理現象有關的多學科知識。

例如，在教授滬科技版初中物理九年級全一冊教材第十七章第二節“電流的磁場”時，考慮到“磁場”是較為抽象的概念，學生學習起來有一定難度，教師搭建了虛擬實驗室，指導學生完成虛擬實驗。在這一教學活動中，學生可以自由設計實驗，分析小磁針的偏轉角度、磁場分布情況。由此，學生不僅可以順利掌握抽象的物理知識，還可以鍛煉多方面能力。

（五）組織拓展活動，提供豐富實踐機會

教師還可以組織豐富多彩的課外拓展活動，給學生創造實踐機會，讓學生收獲豐富的學習體驗，并在實踐中學會運用所學知識去解決實際問題，逐步提高學科核心素養。

例如，在教授滬科技版初中物理八年級全一冊教材第八章的實踐活動“制作能升空的飛機模型”時，教師在課堂上組織了制作飛機模型的活動，并在課后組織了一系列拓展活動。課后，教師先帶領學生參觀航空航天展覽會，讓學生了解我國航空航天事業發展情況以及前沿科學技術，從而增長見識、拓寬視野。此后，教師組織以“探究火箭發射的奧秘”為主題的課外實踐活動，并展示如圖1所示的學習任務分解圖，要求學生以小組合作的形式進行跨學科學習，依次完成教師布置的學習任務。

為了確保拓展活動順利進行，教師在課后與學生保持聯系，提醒學生在探究過程中注意安全，同時據此了解學生的學習情況，適時給學生提供可行的指導和建議。

結語

基于STEM教育理念設計的初中物理教學活動，有著豐富的教學內容和較強的包容性、開放性，可以拓寬學生的視野，還可以助力學生發展核心素養。在實際教學中，教師可以通過創設生活化教學情境、整合跨學科知識、優化教學方法、利用信息技術、組織拓展活動等方式，引導學生進行跨學科學習，讓學生在實踐中逐步實現全面發展。值得注意的是，基于STEM教育理念開展教學時，教師需要給學生留出一定的時間來接受這種教學模式，并保持耐心和熱情，鼓勵學生一點點開始嘗試和探索。

【參考文獻】

［1］陳寧，湯致.“雙減”背景下初中物理高效教學策略研究：以“浮力”大單元教學為例［J］.中學課程資源，2023，19（12）：16-18.

［2］張紅玲，和清元.開展初中物理綜合實踐活動的思考［J］.教育實踐與研究（B），2023（12）：42-45.

［3］王海兵.基于STEM教育的初中物理概念教學探索［J］.廣西物理，2023，44（4）：194-196.

［4］陳云超.基于STEM教育的初中物理概念教學探索［J］.數理天地（初中版），2023（22）：57-59.

［5］汪波.STEM教育理念在初中物理教學中的實踐策略［J］.啟迪與智慧（上），2023（10）：95-97.