基于核心素養(yǎng)下初中物理STEM的教學(xué)實踐

陳紫賢

(陜西省西安交通大學(xué)蘇州附屬初級中學(xué) 215000)

近年來隨著素質(zhì)教育的不斷推進，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任已成為現(xiàn)階段初中物理教學(xué)的重點內(nèi)容.STEM教育作為多學(xué)科交叉融合的重要體現(xiàn)，其在初中物理教學(xué)中應(yīng)用對培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)具有重要意義.在STEM教育下，主要以科學(xué)知識為核心，以數(shù)學(xué)為輔助，使學(xué)生積極參與到工程和技術(shù)的實踐中，進而培養(yǎng)其分析問題、解決問題能力.從現(xiàn)階段初中物理教學(xué)來看，如何基于核心素養(yǎng)開展初中物理STEM教學(xué)實踐已成為教師探索的重點.經(jīng)過諸多教師的初步探索發(fā)現(xiàn)，初中物理STEM教學(xué)，主要注重實現(xiàn)物理教學(xué)跨學(xué)科發(fā)展，以進一步提高教學(xué)趣味性、實踐性和體驗性，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提升.同時，教育部出臺的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出要將STEM教育理念充分融入到教育教學(xué)中，以全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力.

一、核心素養(yǎng)下的初中物理STEM教育

在初中物理教學(xué)中，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)涉及較多方面，主要包括以下幾個方面：第一，正確認(rèn)識物理概念，充分利用物理知識合理解釋自然現(xiàn)象.第二，培養(yǎng)分析、歸納、推理、實踐、探究等綜合能力，學(xué)會運用物理知識正確辨別生活中的一些物品，并發(fā)現(xiàn)生活中的物理現(xiàn)象.第三，充分運用物理知識揭示客觀事物的本質(zhì)、發(fā)展規(guī)律等，培養(yǎng)良好的科學(xué)思維.第四，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和精神、創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)、突破、實事求是等；樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀等.STEM教育主要側(cè)重多學(xué)科的融合、實踐、創(chuàng)新等，以培養(yǎng)綜合素質(zhì)型人才.基于上述核心素養(yǎng)開展初中物理STEM教學(xué)，則能有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，使其在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)物理的魅力，并對物理學(xué)習(xí)保持高度熱情，進而打造高效的初中物理課堂，全面提高學(xué)生的綜合素養(yǎng).

二、基于核心素養(yǎng)下初中物理STEM的教學(xué)實踐途徑

1.STEM教育理念為指導(dǎo)開展物理科技實踐活動

實踐活動是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題的關(guān)鍵，其對培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力具有重要意義.然而，從以往的初中物理教學(xué)來看，由于課堂教學(xué)時間有限，導(dǎo)致大部分教師多側(cè)重于物理知識的講授，實踐活動的開展少之又少，不利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng).然而，STEM教育主要重視實踐，目的在于開展物理科技實踐活動來提高學(xué)生的自主探究能力.因此，在初中物理教學(xué)中，教師要以STEM教育理念為指導(dǎo)，積極開展物理科技實踐活動.例如，設(shè)計物理科技實踐活動：“分析工地安全圍墻、工程辦公等臨時用房為什么不打地基？而建筑樓房時為什么打地基？”以初中物理“力”知識點為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生進行觀察、探究.經(jīng)過探究后發(fā)現(xiàn)：“力可以使物體發(fā)生形變，臨時用房的自重輕，高度低，且無需具備長期安全性，對地面造成的壓力小，不會使地面發(fā)現(xiàn)變形、塌陷，無需打地基.而樓房的自重高，高度高，對地面的壓力大，極易造成地面變形、塌陷，且需具備長期的安全性，故建設(shè)樓房前需打地基.”同時，在日常教學(xué)中，教師還可以“聲、光、熱、力、能量”等知識作為基礎(chǔ)，在STEM教育理念指導(dǎo)下開展線上線下、課內(nèi)課外相結(jié)合的物理科技實踐活動，以充分利用校園、家庭、社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)等資源，使學(xué)生得以實現(xiàn)“做中學(xué)”，進而在實踐活動中培養(yǎng)其實踐能力和創(chuàng)新精神.STEM教育理念指導(dǎo)下的物理科技實踐活動，能將學(xué)習(xí)探究的主動權(quán)交給學(xué)生，使學(xué)生在自主探究、學(xué)習(xí)中思考，并收獲良好的學(xué)習(xí)體驗.

2.課堂教學(xué)中有機結(jié)合STEM教育和物理活動

課堂是開展初中物理教學(xué)的主要場所.在課堂教學(xué)中，能向?qū)W生教授物理概念、物理原理、物理規(guī)律等知識，使學(xué)生全面掌握相關(guān)物理知識.課堂教學(xué)是踐行STEM教育的主要渠道，然而，以往大部分教師多單純側(cè)重于物理知識講解，導(dǎo)致學(xué)生無法從真正意義上理解物理概念.因此，在初中物理課堂教學(xué)中，教師要將STEM教育和物理活動進行有機結(jié)合，使課堂教學(xué)充分聯(lián)系生活實際，拉近學(xué)生和物理之間的距離，幫助學(xué)生理解、掌握物理相關(guān)概念.例如，在《能源的利用》課堂教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生開展物理調(diào)查活動：“森林的亂砍亂伐造成的水土流失給人們生活帶來了什么樣的影響？”“了解當(dāng)?shù)匦∷娬镜慕ㄕ厩闆r”“調(diào)查家庭、學(xué)校相關(guān)電能浪費現(xiàn)象”.讓學(xué)生根據(jù)活動主題開展調(diào)查，并分析相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)、信息等，了解能源的有效利用對人類生活的作用.又如，在《噪音》課堂教學(xué)中，組織學(xué)生調(diào)查學(xué)校周圍噪音來源，并提出合理解決的建議.在課堂教學(xué)中，結(jié)合STEM教育理念開展物理活動，不僅要求學(xué)生利用課堂所學(xué)知識，還要求學(xué)生利用其它學(xué)科知識，如數(shù)學(xué).這樣的物理活動，充分體現(xiàn)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)，使學(xué)生在開展活動中將所學(xué)知識融會貫通.同時，在此類物理活動中，不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并增強其保護環(huán)境、合理利用能源等意識，還能全面滲透相關(guān)物理知識，進而在提升課堂教學(xué)效率和質(zhì)量的同時培養(yǎng)學(xué)生良好的核心素養(yǎng)，促進其綜合發(fā)展.

3.在物理實驗教學(xué)中充分滲透STEM教育理念

實驗是驗證理論的重要手段，是科學(xué)的根本.而初中物理是一門以實驗為主的學(xué)科，在日常教學(xué)中會涉及到多種多樣的物理實驗.從以往的物理實驗教學(xué)來看，實驗設(shè)計、實驗操作、實驗條件控制、實驗結(jié)果歸納等環(huán)節(jié)均是由教師幫助學(xué)生進行歸納、整理，學(xué)生動手實踐的機會較少.雖然學(xué)生對大部分物理實驗教學(xué)均充滿的興趣，但在以教師為主體的實驗下，學(xué)生也難以從實驗中真正掌握物理理論知識.因此，在物理實驗教學(xué)中，教師要重視STEM教育理念的滲透，以充分體現(xiàn)學(xué)生在實驗中的主體地位，使其在自主探究中驗證相關(guān)物理理論知識，進而加深其學(xué)習(xí)記憶，深化實驗效果.例如，在《探究浮力產(chǎn)生》的實驗教學(xué)中，設(shè)計“孔明燈”實驗探究.首先，教師僅先向?qū)W生教授相關(guān)浮力物理知識、孔明燈制作注意事項等.其次，教師要求學(xué)生組成3人小組，并結(jié)合所學(xué)知識開展“孔明燈”實驗.在制作孔明燈、放孔明燈實驗中，教師要求學(xué)生分析孔明燈上升的物理機制、從力學(xué)的角度分析孔明燈的用時、影響孔明燈上升的因素等等.若教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實驗失敗，需鼓勵學(xué)生，堅持不懈，分析實驗失敗的原因，并予以適當(dāng)指導(dǎo)，讓學(xué)生有效完成實驗.最后，實驗完成后，教師要求小組進行總結(jié)，并要求小組分享本組實驗設(shè)計、操作、結(jié)果等.待學(xué)生完成分享后，教師結(jié)合學(xué)生的總結(jié)進行歸納性講解，糾正學(xué)生的錯誤觀點，使學(xué)生在實驗中有效掌握相關(guān)浮力的知識點.將STEM教育理念滲透到物理實驗中，不僅能讓學(xué)生在自主動手實踐中掌握正確的物理實驗操作，還能滲透自主探究、創(chuàng)新意識，使學(xué)生的核心素養(yǎng)全面提升.

4.在物理作業(yè)訓(xùn)練中實現(xiàn)STEM教育教學(xué)任務(wù)

作業(yè)訓(xùn)練不僅是了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況、教學(xué)情況的重要手段，還是鞏固學(xué)生所學(xué)知識的關(guān)鍵.但在以往的物理作業(yè)訓(xùn)練中，大部分教師選擇題海戰(zhàn)術(shù)、重復(fù)訓(xùn)練等形式，這極易導(dǎo)致作業(yè)訓(xùn)練枯燥、乏味，使學(xué)生完成作業(yè)的積極性降低，甚至出現(xiàn)“抄作業(yè)”應(yīng)付了事等現(xiàn)象，難以達到作業(yè)訓(xùn)練目的.STEM教育側(cè)重多學(xué)科融合，并強調(diào)趣味性、實踐性和體驗性.因此，在物理作業(yè)訓(xùn)練中，教師可結(jié)合STEM教育理念，以豐富作業(yè)訓(xùn)練形式，調(diào)動學(xué)生的完成作業(yè)積極性，使其在作業(yè)訓(xùn)練中鞏固、延伸相關(guān)知識，最終實現(xiàn)STEM教育教學(xué)任務(wù).例如，在《力和機械》相關(guān)作業(yè)訓(xùn)練中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，教師設(shè)計具有探究性、趣味性的作業(yè)，以激發(fā)學(xué)生的興趣.作業(yè)：分析長江大橋的斜拉鋼鐵的形狀、受力情況、機械種類、綜合物體受力分析等.指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)長江大橋的資料，并結(jié)合《力和機械》的相關(guān)知識寫一篇“長江大橋應(yīng)用物理知識調(diào)查報告”.在完成作業(yè)過程中，教師鼓勵學(xué)生反饋所遇到的問題，而教師需予以學(xué)生合理的引導(dǎo)，以幫助學(xué)生完成作業(yè)訓(xùn)練.此類物理作業(yè)，要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成自主探究，而具有探究性的作業(yè)能在一定程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其在濃厚的興趣中綜合運用所學(xué)知識，并結(jié)合搜集的資料分析問題、解決問題.通過這樣的作業(yè)訓(xùn)練，能讓學(xué)生真正掌握相關(guān)物理知識，并提升其分析問題、解決問題能力，全方位提升其物理綜合素養(yǎng).

總而言之，基于核心素養(yǎng)下初中物理STEM的教學(xué)，不僅僅是向?qū)W生教授物理知識，還是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗、觀察和聯(lián)想，以充分感受物理的魅力.同時，以STEM教育理念為指導(dǎo)，能有效打造趣味性、創(chuàng)造性的初中物理課堂，使學(xué)生在學(xué)習(xí)探究中不斷提升自身的物理核心素養(yǎng).經(jīng)過此次教學(xué)實踐探究，發(fā)現(xiàn)開展初中物理STEM教學(xué)的形式、途徑多樣，需要教師進行不斷的探索、實踐，以更好地結(jié)合核心素養(yǎng)開展初中物理STEM教學(xué)，促進學(xué)生物理綜合素養(yǎng)全方位提升，為今后的學(xué)習(xí)、發(fā)展奠定良好基礎(chǔ).