STEM-PBL視域下初中物理單元教學探究

中圖分類號：G427 文獻標識碼：A文章編號：2097-1737（2025）21-0076-03

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調了以核心素養為中心組織物理教學活動的重要性，并明確了單元教學的核心地位。教師作為教學引導者，應該重視單元教學，優化物理教學模式，以改善初中物理教學現狀，為推進初中物理單元教學發展奠定基礎。

一、STEM-PBL與單元教學概述

（一）STEM-PBL

STEM-PBL是STEM與PBL的結合，其中，STEM代表以綜合實踐活動為中心的跨學科教學理念，PBL則代表項目式學習，它強調真實情境、任務引領和活動貫穿始終。通過融合STEM與PBL，生成STEM-PBL教學模式，不僅可以引領學生深入理解物理理念，還能提升學生的物理學科核心素養，促進學生身心健康成長。

（二）單元教學

單元教學是以單元為學習單位，依據學科課程標準，聚焦學科核心素養，圍繞某一主題或活動（如大概念、大任務、大項目），對教學內容進行整體思考、設計和組織實施的教學形式。單元教學旨在促進教學內容的結構化，構建整體教學體系，并最終達成培養學生核心素養的目標。

二、STEM-PBL視域下初中物理單元教學的價值

（一）培養學生的合作能力

初中物理STEM-PBL單元教學要求學生以團結協作的方式參與單元學習，完成系列化學習任務。在此過程中，學生需以小組為單位，共同解決項目化任務。各成員要充分發表意見，同時學會尊重他人的意見，由此激發合作學習的內在驅動力。這確保了學生能夠積極通過合作完成學習任務，達到培養合作能力的目的。

（二）完善學生的知識結構

教師將STEM-PBL和單元教學相融合，優化教學結構，引領學生以整體性思維分析教學內容，有利于完善學生的知識結構。基于單元教學理念和STEM-PBL教學模式，教師鼓勵學生探究不同學科知識之間的聯系，使學生對課程知識形成正確認知，能夠滿足學生的實際學習需求，豐富其基本認知體系，從而取得良好的教學效果。

（三）滿足學生的學習需求

教師融合跨學科教學、項目化教學和單元教學理念，緊扣教學要點，以發展學生學科核心素養為中心，以培養學生品格為目標展開教學活動，能夠使學生逐漸形成必備品格和關鍵能力。教師構建單元教學知識體系，深入挖掘不同學科課程知識之間的聯系，鍛煉學生的綜合實踐能力，既可以提升學生的動手能力，又能激發學生的學習熱情，引導學生運用不同學科的知識解決實際問題。這既符合單元教學的實際需求，又能滿足學生的學習需求。

三、STEM-PBL視域下初中物理單元教學策略

（一）創設真實情境，設置驅動性問題

初中物理知識與實際生活存在緊密聯系，教師可以實際生活為背景，創設真實情境，設置驅動性問題，將學生代入課堂學習情境。基于“簡單運動”單元，教師可以從 ^*4×100m^* 接力賽跑活動出發，利用體育接力賽跑活動引出無人車接力賽，并借助無人車作為“簡單運動”的情境創設載體，引入“機械運動”“參照物”“速度”等概念，幫助學生進行對概念的相關推理、論證。這不僅能夠使學生加深對課程知識的理解，還能使學生感受到科技的魅力，意識到科技的重要作用。同時，圍繞“看誰跑得快”主題，教師可提出“如何判定兩輛無人車的速度？”的驅動性問題，指導學生以小組為單位操作物理實驗、應用物理語言，描述實驗過程和結論。這一過程不僅有利于引導學生思考判斷物體運動速度的方式，使學生理解“速度”的概念，還能鍛煉學生的語言組織能力和分析能力，形成“物理和語文”的跨學科教學。如此，教師利用真實情境和驅動性問題歸納、總結比較物體運動快慢的方式，說明利用相同路程下的時間代表快慢的要點，對應學生掌握的“正相關”觀念，引出速度的定義和計算公式，為后續教學任務的順利實施奠定了堅實的基礎。

（二）明確課時任務，設計項目計劃

基于單元教學理念，教師應明確單元課時任務，設計項目化教學計劃，帶領學生分板塊學習課程知識，逐漸強化對單元課時內容的理解。立足于“簡單運動”單元，教師可將整個單元分為三個板塊，即以無人車接力為主題，分為“如何使無人車動起來”“如何實現兩輛無人車的接力”“如何實現四輛無人車的接力賽”三個問題，并布置三個對應的任務，分別為“實現無人車的運動”“實現兩輛無人車在特定接力區的接力過程”“實現四輛無人車的接力比賽”[。教師可以根據第一個任務組織“讓無人車動起來”“讓無人車自由運動三分鐘”“無人車行駛固定路段”三個活動，并引導學生應用數學知識計算無人車的運動時間和路程、測量無人車運動的固定路段；根據第二個任務組織“觀察兩輛無人車的運動，說一說哪輛車運動較快”“編程實現兩輛無人車在固定距離完成接力”“編程模擬人接力過程中的速度變化”三個活動，同時要求學生應用數學知識計算無人車的行駛速度，促使學生感受接力過程的速度變化；根據第三個任務設計“實現四輛無人車的接力比賽”活動。這樣，教師通過確定單元課時任務、設計任務和活動，為STEM-PBL視域下單元教學活動的實施奠定了基礎。

（三）明確主體地位，促進深度學習

教師應明確學生的主體地位，促進學生的深度學習，引導學生獨立完成單元不同板塊的學習任務并自主總結學習經驗，使其積極投入課堂學習活動，真正成為課堂主體。圍繞“簡單運動”單元的三個任務，教師應發揮引導作用，根據學生的實際需求調整教學計劃，以學生為中心布置教學任務。第一，布置“實現無人車運動”的任務，要求學生通過模擬無人車運動的過程來分析和理解機械運動、參照物等概念，并鼓勵學生解釋物理概念的含義及其意義，實現物理與語文知識的跨學科融合。第二，設計“實現兩輛無人車在特定接力區的接力過程”的教學任務，促使學生理解“速度”的概念和意義，并結合數學知識，引導學生分析和總結速度公式的求解過程。第三，明確“實現四輛無人車接力賽”的教學任務，引領學生整合課程知識、組織無人車接力賽，滲透體育競爭精神，使學生通過參與體育競賽活動理解公平競爭的重要意義，由此實現STEM-PBL視域下單元的深度教學。根據學生的實際需求，教師可將任務二“實現兩輛無人車在特定接力區的接力過程”作為核心任務，并留出充足的時間帶領學生深入總結課程知識、實踐學習成果，確保學生能夠積極投入項目化單元學習活動[2]。

（四）突破認知難點，鍛煉思維能力

針對單元的重難點知識，教師可以提升學生綜合思維能力為目標，帶領學生應用課程知識解決實際問題，確保學生積極投入物理學習中。“簡單運動”單元的重難點內容包括“理解速度的概念并正確應用、正確理解速度的計算公式并正確應用、計算平均速度和瞬時速度并正確應用”。為了加深學生對這些內容的理解，教師可要求學生活用信息科技學科的編程知識來模擬無人車的簡單運動過程，為物理教學的落實奠定基礎，并幫助學生理解路程、時間、速度之間的關系。此外，根據STEM-PBL視域下單元教學的實際需求，教師還可要求學生模擬無人車進行直線運動和曲線運動的情境，并帶領學生分析這兩種運動的要點和特點，助力學生區別知識點、提出疑問[3]。為了完善重難點知識的教學過程，教師設置了無人車接力任務單，組織學生通過編程控制無人車，在固定區域內完成接力任務，并測量兩輛車的速度。為此，教師提供了卷尺、計時器、教育軟件平臺等教學工具，使學生按照任務單完成相應的項目化任務。這一過程不僅加深了學生對簡單運動的理解，還使他們在解決問題的過程中逐漸鍛煉了工程思維和綜合實踐能力。

（五）優化教學體驗，促進知識理解

在STEM-PBL視域下的單元教學過程中，教師應注重學生的活動體驗，不斷優化教學過程，關注學生的實驗過程，促使學生真正掌握課程要點[]。“簡單運動”單元涉及實驗過程，教師可要求學生以小組為單位，通過項目化的形式完成實驗任務，以強化學生的實驗體驗，加深學生對課程知識的理解。圍繞“兩輛無人車的接力”實驗，教師可緊扣兩輛無人車接力問題的實質，預測兩輛車同時到達終點完成接力，并按照以下步驟展開教學。第一，創設抽象運動模型，引導學生嘗試應用計算公式求解問題；第二，鼓勵學生應用信息科技編程知識測試無人車接力過程，并指導學生建立實驗模型，同時提出“多次實驗、控制實驗變量”等注意事項，幫助學生逐漸優化和改進實驗操作方法；第三，引導學生應用速度計算公式思考如何控制無人車接力時間，加深學生對運動和速度概念的理解。此外，教師還要提醒學生記錄不同無人車的路程、時間、速度等物理量，要求學生標記不同無人車的起始位置和終點位置，并指導學生應用編程程序設計無人車的指令。這些措施旨在確保學生通過執行程序順利完成實驗，從而強化學生在STEM-PBL視域下的物理單元實驗體驗[5]。

（六）評價貫徹始終，發揮育人功能

在STEM-PBL視域下的物理單元教學過程中，教師應將教學評價貫穿整個教學過程，融合科學、技術、工程、數學等多個學科，創新跨學科、項目化、單元化的教學評價內容，從多個維度綜合評價學生的學習情況，以進一步激發學生的學習興趣，鍛煉學生的綜合實踐能力與工程思維能力，促進學生全面發展[。針對“簡單運動”物理單元的教學活動，教師從以下四個維度設計了評價內容：一是“對基礎知識的掌握情況”，包括“掌握速度等物理概念”“理解速度的內涵和意義”等內容；二是“對跨學科知識的應用情況”，涵蓋“利用信息科技學科知識編程無人車運動”“理解公平競爭的意義”等內容；三是“項目落實情況”，包括“豐富項目過程”“合理分工”等內容；四是“展示和評價情況”，側重“形成完整的項目報告”“流暢演示無人車運動過程”等。通過多樣化評價內容，教師能夠更全面地了解學生的學習進展。同時，教師抓緊理論教學和實踐教學之間的聯系，綜合評價實踐活動，鼓勵學生應用評價量表豐富和完善實踐過程，有助于提升其物理知識理解運用、項目實施以及展示與評價能力。

四、結束語

本文從STEM-PBL視域下的物理單元教學出發，結合“簡單運動”教學過程分析了初中物理單元教學的優化策略。在STEM-PBL視域下，教師應基于對物理單元教學的分析，明確教學優化要點，從創設真實情境、設置驅動性問題出發，直至評價貫徹始終、發揮育人功能，形成高效教學模式，優化教學效果。

參考文獻

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[5]王淑娟.基于大概念的初中物理單元教學實踐：以蘇科版九上“機械能和內能”教學為例[J].數理天地（初中版），2024（8）：61-63.

[6]張躍文.初中物理大單元背景下的“互聯網 + 跨學科”實踐：“機械能及其轉化”單元教學設計[J].中國信息技術教育，2024（4）：24-26.

作者簡介：李帥（1990.1-），男，云南宣威人，任教于赫章縣第三中學，一級教師，本科學歷。