STEM理念下初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究

李茂靜

【摘 要】STEM理念就是在教學(xué)中，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的知識聯(lián)合在一起，使學(xué)生得到全面發(fā)展。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為初中的重要課程，能夠有效鍛煉學(xué)生的動手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力。運(yùn)用STEM理念來創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠有效提升教師的教學(xué)水平、提升教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生的發(fā)展?jié)撃艹浞职l(fā)揮，促進(jìn)學(xué)生全面提升。

【關(guān)鍵詞】STEM理念;初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

STEM教育理念是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四門學(xué)科組織起來，將學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)械過程轉(zhuǎn)化為探究世界相互聯(lián)系的過程，其主要特點(diǎn)就是實(shí)踐性強(qiáng)，注重團(tuán)結(jié)協(xié)作，跨學(xué)科探索，重視學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、創(chuàng)新能力、跨學(xué)科遷徙能力等。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于應(yīng)試教育的影響，教師只注重學(xué)生的考試成績，所以在教學(xué)過程中過于重視對理論知識的講解，忽視了對學(xué)生動手操作的鍛煉，其物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一、乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)質(zhì)量低下。而將STEM理念運(yùn)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就要求教師創(chuàng)新自己的教學(xué)方法，通過有效的手段來提高學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)能力。

一、教材知識轉(zhuǎn)化為簡易實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣

興趣作為學(xué)生最好的老師，是學(xué)生積極參與學(xué)科學(xué)習(xí)的源動力。由于物理學(xué)科比較抽象、難懂，很多初中生對物理都有抵觸情緒。在物理實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)都感覺新鮮，都會積極參與其中，但是，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也只是對相關(guān)教材上的知識點(diǎn)進(jìn)行簡單的訓(xùn)練，學(xué)生沒有深入探索的欲望，實(shí)際上，學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣并不高。STEM教育理念運(yùn)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將其他學(xué)科的知識點(diǎn)結(jié)合到物理實(shí)驗(yàn)中，將枯燥的教材知識轉(zhuǎn)化為簡易的物理實(shí)驗(yàn)，可激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。

在進(jìn)行《物態(tài)變化》一章中的融化內(nèi)容教學(xué)中，學(xué)生感覺融化很簡單，比如，冰雪在天氣變暖、溫度上升時就會融化，金屬材料在用足夠的火燃燒時會融化等，僅僅通過自己的想象、教師的講解，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和想象力，限制學(xué)生的思維，學(xué)生不能體驗(yàn)到融化的奇妙。但是，通過簡單的物理實(shí)驗(yàn)詳細(xì)講解，簡單明了，更具真實(shí)感，教學(xué)效果就會極大提高。首先，我準(zhǔn)備了兩根大小不一的蠟燭，點(diǎn)燃，然后，我會問學(xué)生們：“大家說一下，哪一根蠟燭會先熄滅呢？”大多數(shù)學(xué)生都會選擇小的蠟燭，因?yàn)樾〉南灎T會融化得快，然后，我拿出兩個玻璃罩子，將兩支蠟燭都蓋上，然后問大家：“這樣哪一根蠟燭會先熄滅呢？”這時，學(xué)生們出現(xiàn)了不同的意見，競相討論起來，當(dāng)學(xué)生們看到大的蠟燭開始慢慢熄滅時都感到很驚訝，然后，我向?qū)W生們講解其中的原理，學(xué)生這才恍然大悟。通過這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生在奇妙的物理現(xiàn)象中學(xué)到物理知識，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

二、實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力

初中物理實(shí)驗(yàn)是一門科學(xué)實(shí)踐課程，通過大量的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行物理知識學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中，注重學(xué)生的動手實(shí)踐，在實(shí)踐操作中，學(xué)生們可以對科學(xué)知識進(jìn)行有效探究，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于物理實(shí)驗(yàn)課時比較少，主要以教師的展示實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生的動手能力得不到有效開展，阻礙了學(xué)生的發(fā)展。而STEM教育理念中則強(qiáng)調(diào)對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，教師應(yīng)積極鼓勵學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)實(shí)踐，幫助學(xué)生通過科學(xué)實(shí)踐理解理論知識點(diǎn)，加深印象。

在《力》這一章的摩擦力教學(xué)中，首先，我將向?qū)W生解釋了摩擦力的概念和作用，引導(dǎo)他們對摩擦力有一個初步了解，然后將學(xué)生分為幾個小組，由每個小組的學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)，有的小組將兩本書重疊放在一起，并施加壓力，試驗(yàn)兩本書能不能順利錯開;有的小組用自己不同的走路方式來驗(yàn)證摩擦力等，通過各種科學(xué)實(shí)踐，學(xué)生認(rèn)識到了影響摩擦力的因素。通過這種物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將自己所學(xué)的物理知識運(yùn)用到科學(xué)實(shí)踐中，每個學(xué)生都充滿了熱情，在實(shí)驗(yàn)中不斷融合STEAM的教育理念，可使科學(xué)、技術(shù)、工程等得以實(shí)踐，學(xué)生們對物理知識有了更深入的了解，并且學(xué)習(xí)到了新的物理規(guī)律，使學(xué)生的實(shí)踐潛能得到了充分發(fā)揮。

三、實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)化為探究式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的探究意識

在物理實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)學(xué)生的探究意識是當(dāng)前初中物理教學(xué)的目標(biāo)之一，探究意識強(qiáng)的學(xué)生學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，并能夠自主學(xué)習(xí)，在探索中創(chuàng)新學(xué)習(xí);而探究意識差的學(xué)生只會機(jī)械性地學(xué)習(xí)，效率低下。所以，學(xué)生的探究意識會對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生很大影響。將STEM教學(xué)理念融入物理實(shí)驗(yàn)的課程中，可將實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)化為探究式學(xué)習(xí)，從而有效激發(fā)學(xué)生的探究意識，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

在進(jìn)行《電路初探》一章的教學(xué)中，首先，我會按照教學(xué)提綱進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生對電路有一個初步了解，對操作、儀器和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都進(jìn)行分析，并做好教案。然后，我引導(dǎo)學(xué)生們發(fā)現(xiàn)自己生活中的電路、電路的構(gòu)成，影響電流大小的因素，并讓學(xué)生提出自己的問題，學(xué)校提供各種實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)場地，學(xué)生自主挑選所需的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，自己帶著問題設(shè)計各種電路，包括并聯(lián)、串聯(lián)，還要運(yùn)用各種材料來測試電流的大小。在實(shí)驗(yàn)中設(shè)計的各種問題，如有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)串聯(lián)起來的電流小于并聯(lián)的電流，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)鐵質(zhì)電阻與鋁質(zhì)電阻不同等，針對學(xué)生的各種問題，我會提出一些針對性的建議，然后，學(xué)生會對自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改良，做中設(shè)計好自己理想的電路模型。通過豐富多彩的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生不僅學(xué)到了更多物理知識，探索意識也得到了加強(qiáng)。

四、實(shí)驗(yàn)記憶轉(zhuǎn)化為記錄整理，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度

在傳統(tǒng)的機(jī)械化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中僅靠頭腦記憶完成實(shí)驗(yàn)操作，沒有記錄的習(xí)慣，在物理實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)一般只靠記憶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以任意增加或減少，這樣有意地滿足實(shí)驗(yàn)的實(shí)際結(jié)果，導(dǎo)致整個物理實(shí)驗(yàn)不準(zhǔn)確，學(xué)生也表現(xiàn)出得過且過的態(tài)度，物理實(shí)驗(yàn)的作用沒有充分體現(xiàn)出來。相反，記錄的重要性就體現(xiàn)出來了，而且STEAM的教育理念中，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。所以，在物理實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)對實(shí)驗(yàn)方法、重點(diǎn)、數(shù)據(jù)等進(jìn)行記錄，并掌握讀取姿勢的正確性。

在《長度和時間的測量》的教學(xué)中，首先，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會讀取刻度尺的數(shù)值，分清楚刻度尺的零刻度線和最大刻度值，然后，帶領(lǐng)學(xué)生對銅絲直徑進(jìn)行測量實(shí)驗(yàn)，由于銅絲比較細(xì)，直接測量的方法不可取，這時，引導(dǎo)學(xué)生將銅絲緊緊纏繞在鉛筆上，換一種思維測量銅絲的直徑。在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，如銅絲的長度、圈數(shù)等，讓學(xué)生對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，指導(dǎo)學(xué)生得出銅絲直徑的算法。然后，由學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)不同，如使用的銅絲長度不同、鉛筆不同、纏繞的圈數(shù)不同等，得出的數(shù)據(jù)也不同，導(dǎo)致同一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不同。教師在總結(jié)和分析學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時，要根據(jù)學(xué)生的具體情況進(jìn)行分析和評價，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到自己的不足，并對自己的做法進(jìn)行反思，進(jìn)而提升自己。在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論后并不意味著實(shí)驗(yàn)的結(jié)束，最后的整理工作同樣重要。在對實(shí)驗(yàn)的整理中，學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)整、清潔等，可培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

五、結(jié)論

在素質(zhì)教育的大背景下，重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。作為與科學(xué)技術(shù)、日常生活密切相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，更能體現(xiàn)出素質(zhì)教育的重要性。在STEAM的教育理念中，更重視對學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，通過物理實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的熱愛，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

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