STEM SOS模式下初中物理復(fù)習(xí)課教學(xué)規(guī)律探究

王忠騰

摘 ? 要：針對中學(xué)物理復(fù)習(xí)課堂中學(xué)生課堂效率低下，對教學(xué)內(nèi)容不感興趣的情況，將結(jié)合了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)法的STEM SOS教學(xué)模式應(yīng)用于復(fù)習(xí)課堂。通過教學(xué)實(shí)踐和討論總結(jié)，發(fā)現(xiàn)并且解決該教學(xué)模式在實(shí)際教學(xué)中存在的問題，形成切實(shí)可行可推廣的課堂教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí)課；STEM SOS模式；減負(fù)增效

隨著國家“雙減”政策的落地，在日常課堂教學(xué)中，如何達(dá)到“減負(fù)增效”的目標(biāo)是廣大教師需要探索和突破的一大問題。通過對STEM SOS模式教學(xué)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，這種教學(xué)模式十分契合當(dāng)下物理課堂教學(xué)的要求，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)物理課教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。STEM SOS課堂模式在新課的教學(xué)中取得了一定的成效之后，本校教師繼續(xù)探索了如何將STEM SOS教學(xué)模式運(yùn)用在物理的復(fù)習(xí)課中，以達(dá)到提高復(fù)習(xí)課的課堂效果。

長期以來，復(fù)習(xí)課的課堂效率處于較低的水平。一方面，復(fù)習(xí)課以鞏固舊知識(shí)為主，對學(xué)生缺乏吸引力，課堂學(xué)習(xí)動(dòng)力不足；另一方面，學(xué)生對學(xué)習(xí)過的知識(shí)掌握情況相差較大，既有“跟不上”，又存在“吃不飽”，課堂容量很大，側(cè)重點(diǎn)不好把握，容易顧此失彼，增大了課堂的設(shè)計(jì)難度。現(xiàn)有的復(fù)習(xí)課堂中，主要集中在科學(xué)思維的提高，而在物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，缺乏足夠的設(shè)計(jì)空間。

1 ?案例分析

STEM SOS模式下的物理復(fù)習(xí)課堂與過往教學(xué)模式截然不同，如圖1所示，STEM SOS模式下的物理復(fù)習(xí)課從身邊的一些項(xiàng)目出發(fā)，啟發(fā)學(xué)生利用已學(xué)習(xí)的知識(shí)解決項(xiàng)目中部分問題，通過合作討論、動(dòng)手操作、數(shù)據(jù)分析等科學(xué)探究過程得到設(shè)計(jì)方案或者制作作品。下面以“內(nèi)能與熱機(jī)”單元復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)為例，討論STEM SOS模式下的復(fù)習(xí)課的模式探究。

首先，教師引導(dǎo)學(xué)生確定課堂要探討的項(xiàng)目

教師分享近期國家航天成果“長征五號(hào)B”運(yùn)載火箭搭載“神州十三號(hào)”飛船將中國航天員送到天宮號(hào)宇宙空間站。之后，提出項(xiàng)目設(shè)想：假設(shè)你是一名火箭設(shè)計(jì)師 ，通過本單元的學(xué)習(xí)，需要考慮到哪些問題？

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生提出這些涉及本單元知識(shí)點(diǎn)的問題：（1）火箭的動(dòng)力能量來源；（2）火箭的燃料選擇；（3）火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)；（4）火箭的發(fā)射架降溫。

接著，學(xué)生通過小組探討，針對剛才提出的問題回顧相應(yīng)的單元知識(shí)點(diǎn)。針對問題（1），復(fù)習(xí)了內(nèi)能概念、影響內(nèi)能大小的因素、改變內(nèi)能大小的方法等知識(shí)點(diǎn)。通過討論得到結(jié)論，需要足夠多的內(nèi)能通過做功的方式轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，才能保證火箭獲得足夠大的速度，到達(dá)指定的高度。針對問題（2），復(fù)習(xí)了燃料熱值的概念和關(guān)于熱值的計(jì)算。提出火箭需要的燃料要放出足夠大的內(nèi)能并且質(zhì)量較小，因此需要選擇熱值較大的燃料。針對問題（3），復(fù)習(xí)了汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造和工作原理、熱機(jī)效率，提出建議，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡量提高熱機(jī)效率，減少其它能量損耗。針對問題（4），復(fù)習(xí)了物質(zhì)比熱容的概念和特點(diǎn)以及關(guān)于比熱容的計(jì)算。提出發(fā)射臺(tái)周圍需要用比熱容較大的水吸收火箭發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的熱量，避免發(fā)射架過熱。

為了使學(xué)生能夠更加直觀地感受到火箭發(fā)射升空的過程，讓學(xué)生課前制作了火箭模型（如圖2），課堂上進(jìn)行匯報(bào)。火箭以火柴頭火藥為燃料，實(shí)驗(yàn)前，將2根火柴頭磨成粉末狀后裝入銅管?；鸺牡鬃迦脬~管，發(fā)射時(shí)用酒精燈加熱銅管使火藥燃燒釋放內(nèi)能，推動(dòng)火箭上升。

在觀察過火箭上升的現(xiàn)象之后，教師提出要測定該火箭模型的熱機(jī)效率，學(xué)生開展火箭熱機(jī)效率的測定設(shè)計(jì)（如表1）。

最后，教師布置實(shí)踐作業(yè)，讓同學(xué)們在課后優(yōu)化火箭模型，提高火箭的熱機(jī)效率。

本節(jié)課中，學(xué)生思維活躍、求知欲強(qiáng)，在復(fù)習(xí)原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，課堂生成資源豐富，形式靈活多變，充分體現(xiàn)了STEM SOS教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中的優(yōu)勢。

2 ?STEM SOS教學(xué)模式的優(yōu)勢

2.1 ?STEM SOS教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

興趣是最好的老師，是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的動(dòng)力之源。復(fù)習(xí)課中，簡單地重復(fù)陳舊的知識(shí)點(diǎn)難以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使得復(fù)習(xí)課的氣氛較為沉悶，缺乏活力。而在STEM SOS模式下的復(fù)習(xí)課中，教師選擇最新的國家科技成果、身邊的熱點(diǎn)事件或者生活中的小發(fā)現(xiàn)為背景，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的求知欲，學(xué)生希望利用所學(xué)知識(shí)來解釋這些現(xiàn)象，從而主動(dòng)去回顧知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)。

2.2 ?STEM SOS教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力

創(chuàng)新精神是科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，正是有了各種奇思妙想，使得生活更加舒適、便捷。中學(xué)生思維活躍，與時(shí)俱進(jìn)，眼界開闊，具備有強(qiáng)大的創(chuàng)新能力。STEM SOS模式下的物理復(fù)習(xí)課為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供了廣闊的平臺(tái)，課堂中，學(xué)生利用已有的知識(shí)為項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案或者進(jìn)行科技制作，通過不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)，推陳出新，完善作品，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.3 ?STEM SOS 教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的綜合應(yīng)用能力

在階段性復(fù)習(xí)中，往往涉及到知識(shí)的綜合應(yīng)用，STEM SOS教學(xué)模式能夠更好地串聯(lián)各單元的知識(shí)點(diǎn)，形成更加完整的知識(shí)體系。STEM源于科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科的綜合課程的開發(fā)，注重跨學(xué)科的綜合應(yīng)用，而初中的物理知識(shí)就涉及到這四個(gè)方面的應(yīng)用。將STEM的概念移植于復(fù)習(xí)課堂，進(jìn)行跨章節(jié)、跨模塊的知識(shí)的應(yīng)用，有利于構(gòu)建完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升了學(xué)生的整體綜合應(yīng)用能力。

2.4 ?STEM SOS 教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中激發(fā)學(xué)生愛國熱情，培養(yǎng)民族自豪感

STEM SOS以國家最新的科技成就為項(xiàng)目背景，通過課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了宇宙空間站、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、“蛟龍?zhí)枴睗撍У瓤萍汲晒?，了解了最新的?zhàn)斗機(jī)、航空母艦、導(dǎo)彈等軍事成果，了解了5G網(wǎng)絡(luò)、高速鐵路、核能電站等民用科技。通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠感受到祖國的強(qiáng)大，同時(shí)知道國家發(fā)展的需求。從而，將自身發(fā)展與國家的現(xiàn)狀連接在一塊，看清發(fā)展方向，不由自主產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

2.5 ?STEM SOS 教學(xué)模式在復(fù)習(xí)課中提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

實(shí)踐是驗(yàn)證理論的根本途徑，學(xué)以致用是知識(shí)學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)，STEM SOS為學(xué)生提供了動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制作，學(xué)生充分發(fā)揮想象能力，展示創(chuàng)造能力。在眾多作品中，既有水火箭、照相機(jī)、電動(dòng)機(jī)、拋石機(jī)等簡易裝置，也有無接觸式垃圾桶、聲控水龍頭、4G遠(yuǎn)程控制滅火車等創(chuàng)新裝置。課堂培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使他們勇于創(chuàng)新、樂于創(chuàng)新、擅于創(chuàng)新。

3 ?在探索教學(xué)模式的過程中，遇到了一些問題并且進(jìn)行研究

3.1 ?課堂中知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)和設(shè)立項(xiàng)目的先后順序

項(xiàng)目的建立需要已有知識(shí)的支持，而知識(shí)的應(yīng)用又需要項(xiàng)目的引領(lǐng)，知識(shí)復(fù)習(xí)在前還是項(xiàng)目建立在前，在探索過程中出現(xiàn)了一定的困惑。通過多個(gè)課例的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，若先進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的鞏固，則降低了進(jìn)行項(xiàng)目的難度，有利于后續(xù)課堂活動(dòng)的開展，但教學(xué)缺乏思維的啟發(fā)，不利于創(chuàng)新思維培養(yǎng)。若一開始就進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)立，利用問題來驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生帶著問題進(jìn)行知識(shí)的復(fù)習(xí)，則課堂資源生成更加豐富，參與率更高。因此，STEM SOS模式下的復(fù)習(xí)課中應(yīng)該先設(shè)定項(xiàng)目，然后用項(xiàng)目引導(dǎo)知識(shí)的鞏固。

3.2 ?項(xiàng)目的確定與物理模型的建立

生活中的實(shí)際問題往往涉及多學(xué)科的知識(shí)，涉及到物理方面的也利用了跨單元的知識(shí)，如何將真實(shí)情境簡化并且提取有針對性行的物理模型，是設(shè)計(jì)STEM SOS模式下物理復(fù)習(xí)課的重要問題。例如，關(guān)于北京冬奧會(huì)的冰雪，就可以設(shè)計(jì)出關(guān)于物態(tài)變化、密度測定、壓強(qiáng)計(jì)算等方面的課程。教師要針對教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建針對熱點(diǎn)問題的適合初中生探究的物理模型，項(xiàng)目模型具有真實(shí)性、科學(xué)性、適切性，便于課程的設(shè)計(jì)和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.3 ?課堂中生成資源的開發(fā)與利用

STEM SOS模式下的復(fù)習(xí)課以現(xiàn)實(shí)情境為背景開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，當(dāng)思維發(fā)散的青少年遇上當(dāng)下的熱門話題，就能產(chǎn)生豐富的且意料之外課堂資源，教師要探究如何在課中處理好它們。首先，教師從項(xiàng)目中提取與教學(xué)目標(biāo)有關(guān)的內(nèi)容，提出指向明確的問題，將學(xué)生引導(dǎo)到所要探討的方向上，避免無關(guān)問題的產(chǎn)生。其次，將課堂延伸至課前與課后，課前收集學(xué)生對項(xiàng)目的想法，做好問題預(yù)設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生課后對課堂的生成進(jìn)一步地進(jìn)行探討。課堂中，以學(xué)生為主體，不拘泥于原有設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)、討論、匯報(bào)、相互評價(jià)為主要手段，鞏固知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生合作、表達(dá)、動(dòng)手等方面的能力，提高綜合學(xué)科素養(yǎng)。

通過近幾年對STEM SOS的教學(xué)模式的探索與實(shí)踐，促進(jìn)了教師的課堂教學(xué)水平，對課堂教學(xué)效率的提升，學(xué)生的科學(xué)綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)起到了促進(jìn)作用，對新模式下出現(xiàn)的一些問題還需要廣大教師的進(jìn)一步的探究與總結(jié)。