基于STEM理念下構(gòu)建高效初中物理教學(xué)的研究

葛雪霞

【摘要】在新課標(biāo)的要求下，初中教學(xué)必須要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力為主要教學(xué)目標(biāo)。在這種背景下，以STEM理念下的學(xué)科整合逐漸滲透到教育中，并且已經(jīng)成為初中物理教師研究的重點(diǎn)。以初中物理課堂為研究切入點(diǎn)，對STEM理念下的初中物理課堂教學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。

【關(guān)鍵詞】初中物理 STEM理念 高效課堂 有效策略

當(dāng)前新課程標(biāo)準(zhǔn)下的初中物理教學(xué)，雖然非常重視學(xué)生探究能力、問題解決能力培養(yǎng)，但是缺乏學(xué)習(xí)情景的“探究”只是一個(gè)要求解答的探究性習(xí)題或?qū)嶒?yàn)習(xí)題，失去了探究的背景和探究的氛圍，探究的現(xiàn)實(shí)意義和吸引力，就被淡化了。為了充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生對知識原理的消化與理解，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。因此，初中物理教師必須要積極思考，并突破教學(xué)模式的限制，在STEM這一全新的教學(xué)理念下，開展初中物理課堂教學(xué)，進(jìn)而全面提升學(xué)生的物理探究能力。

一、STEM與初中物理教學(xué)

1.STEM概述

在新課表的要求下，對人才培養(yǎng)提出了更高的要求。這就要求教師在開展課堂教學(xué)的過程中，不僅要注重知識的傳授，更要在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在這種情況下，教師在開展課堂教學(xué)中，必須要跳出單一學(xué)科的范圍，開展多學(xué)科的融合研究。于是學(xué)科整合這一理念也營運(yùn)而生。

STEM就是一個(gè)科學(xué)整合理念，其中S代表科學(xué)，T代表技術(shù)，E代表工程，M代表數(shù)學(xué)。在該理念下，要求在教學(xué)活動(dòng)中，必須要將這四門科學(xué)進(jìn)行有邏輯、有組織的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)以科學(xué)知識為中心，以數(shù)學(xué)知識為輔助工具，進(jìn)而使得學(xué)生積極參與到工程、技術(shù)實(shí)踐中，進(jìn)而全面培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)際問題解決能力等。

2.STEM教育理念在初中物理課堂中的應(yīng)用優(yōu)勢

在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，初中物理教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)際問題解決能力，進(jìn)而全面提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。但是鑒于物理這一學(xué)科的特殊性，傳統(tǒng)教學(xué)模式的效果并不十分理想。而STEM理念下的教育模式則更好地體現(xiàn)了物理教學(xué)的實(shí)踐性、規(guī)律性。在具體的教學(xué)活動(dòng)中，STEM教育更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，在教學(xué)活動(dòng)中教師更加注重發(fā)揮學(xué)生知識建構(gòu)的主動(dòng)性，并在此基礎(chǔ)上，對物理規(guī)律在實(shí)際問題中的應(yīng)用進(jìn)行了關(guān)注。進(jìn)而使得學(xué)生在物理問題解決的過程中，提升其問題分析能力和解決能力。而在這一過程中，學(xué)生又可以將自己所學(xué)到的所有知識運(yùn)用到實(shí)踐中，并對其進(jìn)行了有效的整合。

另外，從認(rèn)知發(fā)展的角度上來說，在STEM教育理念下，鼓勵(lì)學(xué)生從科學(xué)的內(nèi)部框架、跨學(xué)科概念之間的聯(lián)系、探索性思維的角度，對問題進(jìn)行思考和解決。在這種情況下，學(xué)生在進(jìn)行物理學(xué)習(xí)過程中，只有運(yùn)用多種領(lǐng)域內(nèi)的知識，才能將設(shè)置的問題解決掉，這就在很大程度上促使學(xué)生積極進(jìn)行問題探究，并主動(dòng)地通過資料查詢、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和推理等途徑，找到問題解決的方法。而在這一過程中，學(xué)生的思維也會逐漸變得更加靈活、更加主動(dòng)，也在很大程度上提升了學(xué)生的探究能力、溝通能力、問題解決能力等。

二、基于STEM理念下打造高效初中物理課堂的有效措施

1.結(jié)合STEM教育理念，全面提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，也是學(xué)生開展學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。因此，在初中物理教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中，歷來是教師關(guān)注的重點(diǎn)。一直以來，初中物理課堂教學(xué)受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，甚至部分學(xué)生逐漸產(chǎn)生了厭煩的情緒。面對這一嚴(yán)峻的現(xiàn)狀，教師在開展教學(xué)活動(dòng)中，可充分借助STEM理念，將物理學(xué)科與其他學(xué)科之間進(jìn)行有效的整合，并將其設(shè)置成與學(xué)生實(shí)際生活相關(guān)的問題，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)學(xué)生對其開展探究。

例如，在進(jìn)行“探究樹蔭下的光斑”教學(xué)中，教師結(jié)合生活創(chuàng)設(shè)了相關(guān)的問題，并引導(dǎo)學(xué)生利用自己所學(xué)到的知識，對其進(jìn)行探究。學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，小孔可以成像，大孔可以成斑這一結(jié)論是相對的，如果小孔離地面的距離足夠大的時(shí)候，也可以成斑;而大孔的距離如果離地面比較遠(yuǎn)的話，也可以成像。隨后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行“小孔成像”探究，將兩個(gè)空飲料罐底部分別打一個(gè)方孔和一個(gè)圓孔，將罐的頂部截掉用半透膜蒙上，然后分析小孔成像與小孔形狀（或物體形狀）的關(guān)系，并讓學(xué)生思考在探究過程中需要用什么研究方法;觀察到半透膜上的成像和原圖像一致嗎;為了更好地研究光在空氣中的直線傳播規(guī)律，可以在空氣中通入什么物質(zhì)，從而轉(zhuǎn)化研究問題等。通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識，從而弄清小孔成像原理。

2.基于STEM理念下，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力

在STEM理念下，教師在開展初中物理教學(xué)活動(dòng)中，必須要將物理知識進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為真實(shí)世界中的一個(gè)問題，并以該問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動(dòng)，并利用多學(xué)科內(nèi)的知識，對其進(jìn)行解決。同時(shí)，鑒于初中物理的學(xué)科特點(diǎn)，教師在開展教學(xué)活動(dòng)中，必須要加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度，并積極改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，充分利用實(shí)驗(yàn)這一有效的載體和形式，指導(dǎo)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并使其在實(shí)驗(yàn)的過程中，深化知識理論，并在實(shí)踐過程中，不斷提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

例如，在進(jìn)行“杠桿原理”的教學(xué)中，教師就可充分結(jié)合STEM教育理念，帶領(lǐng)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行動(dòng)手制作“自制桿秤”的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過樂高模型或生活中的物體進(jìn)行桿秤的制作，讓學(xué)生能夠結(jié)合工程學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)的知識探究桿秤平衡原理，通過改變所稱砝碼的重量來探究動(dòng)力臂的變化，得出杠桿原理：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，這樣，由于桿秤秤砣和阻力臂一定，因此就可以建立動(dòng)力臂和阻力之間的函數(shù)關(guān)系，即G=G秤砣L阻，建立數(shù)學(xué)模型G=kx，通過秤砣在桿秤的位置就可以直接讀出所稱物體的重量，這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，也能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞骄磕芰Γw現(xiàn)STEM教育的優(yōu)勢。

3.融入STEM理念，激發(fā)學(xué)生的探究意識

在新課標(biāo)的要求下，初中物理教師在開展教學(xué)活動(dòng)中，必須要以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、問題解決能力為主要目標(biāo)?；诖耍處熢谶M(jìn)行教學(xué)過程中，可充分融入STEM理念，并結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，將其與生活實(shí)際相結(jié)合，并設(shè)置出一定的問題。在此基礎(chǔ)上，對全班學(xué)生進(jìn)行分組，并指導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的物理知識、其他學(xué)生的知識對這一問題進(jìn)行分析和討論，并對問題進(jìn)行解決。在這一過程中，學(xué)生不僅解決了教師所設(shè)置的問題，也在解決問題的過程中，激發(fā)了其探究意識，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力，實(shí)現(xiàn)了新課標(biāo)的要求。

例如，在進(jìn)行“溫度計(jì)”教學(xué)中，教師就指導(dǎo)學(xué)生利用小組的方式進(jìn)行溫度計(jì)制作。在具體的教學(xué)中，教師先對溫度計(jì)制作方法進(jìn)行了詳細(xì)的講解，并鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行制作，在這一制作的過程中，學(xué)生可以進(jìn)行創(chuàng)新。各個(gè)小組的學(xué)生最終完成了溫度計(jì)的制作。但是最后卻發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)制作出的溫度計(jì)也存在各種各樣的問題，這時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生利用STEM的方式，運(yùn)用自己所學(xué)的所有知識對其進(jìn)行探索，找出其中存在的問題，并對其進(jìn)行針對性的解決。

三、結(jié)束語

綜上所述，STEM是一種全新的教育理念，與新課標(biāo)下初中物理教學(xué)目標(biāo)密切相關(guān)，是提升學(xué)生探究能力、問題解決能力的關(guān)鍵。據(jù)此，初中物理教師在開展教學(xué)活動(dòng)中，必須要結(jié)合STEM理念，積極構(gòu)建高效初中物理課堂教學(xué)，進(jìn)而全面提升學(xué)生的綜合能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)的要求。

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