STEM教育理念下開展初中物理課堂教學(xué)的策略

【摘 要】新時(shí)代需要復(fù)合型的人才，跨學(xué)科教學(xué)也得到重視。STEM教育是將多學(xué)科綜合起來開展教學(xué)的一種理念。在物理教學(xué)中，尤其需要教師具備這一教學(xué)理念。文章首先分析了STEM教育理念在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用要點(diǎn)，然后以蘇科版八年級上冊“水循環(huán)”一節(jié)教學(xué)為例，從結(jié)合生活情境，布置學(xué)習(xí)課題;落實(shí)小組合作，分配學(xué)習(xí)任務(wù);注重課后評價(jià)，交流學(xué)習(xí)收獲等三個(gè)方面，闡述了STEM教育理念在初中物理課堂教學(xué)中的有效應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】STEM教育;初中物理;應(yīng)用要點(diǎn);應(yīng)用策略;水循環(huán)

【中圖分類號】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）34-0074-02

STEM教育是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科綜合為一個(gè)整體，通過跨學(xué)科教學(xué)的方式，推動四個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)融合。對當(dāng)前的初中物理課堂教學(xué)而言，STEM教育理念可以拓展初中物理的教學(xué)深度，對提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)都具有重要意義[1]?；诖?，筆者通過分析STEM教育理念在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用要點(diǎn)，提出合理的教學(xué)策略。

1? ?STEM教育理念在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1? 篩選出恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容

雖然STEM教育理念具有一定的創(chuàng)新優(yōu)勢，但并非所有的物理課程都適用于這一理念。初中階段物理學(xué)科的教學(xué)大綱大致分為六個(gè)層面：講解概念、描述規(guī)律、組織實(shí)驗(yàn)、例題練習(xí)、課后復(fù)習(xí)、拓展實(shí)踐。而這六方面的內(nèi)容有些與STEM教育理念的契合度較高，有些則恰恰相反。與其盲目應(yīng)用STEM教育理念，平白浪費(fèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，不如提前做好篩選工作，讓STEM教育理念能更好地融入到物理教學(xué)之中[2]。

如力學(xué)知識、電學(xué)知識與STEM教育理念的兼容性較高。因?yàn)榱W(xué)知識通常會涉及方程計(jì)算和運(yùn)動圖象的繪制，這明顯需要大量應(yīng)用到數(shù)學(xué)知識。電學(xué)知識也是相同的道理，這個(gè)板塊的知識點(diǎn)與電學(xué)工程設(shè)計(jì)圖的聯(lián)系比較密切。同時(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)知識時(shí)，也要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。除此之外，若教學(xué)課程的性質(zhì)屬于單純的概念講解、例題練習(xí)、描述規(guī)律，只需要通過傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式就足以完成教育任務(wù)，一味地通過STEM教育理念進(jìn)行教學(xué)，反而無法收獲理想的教學(xué)效果。

1.2? 及時(shí)解決在STEM模式下遇到的問題

對學(xué)生而言，STEM教育理念是一個(gè)新奇的事物。在這種模式下學(xué)習(xí)，學(xué)生很容易碰到各種各樣的問題。對此，教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)做好答疑解惑工作，幫助學(xué)生突破難關(guān)。否則，學(xué)生很容易受到打擊，甚至?xí)孕判南陆怠?/p>

如在教學(xué)蘇科版初中物理八上“樂音的特性”時(shí)，一般會以樂器作為研究的對象。若采用STEM教育理念講解這部分知識，教師可以將自主制作樂器作為學(xué)習(xí)的主題。那么在工程技術(shù)方面，一般會要求學(xué)生提前規(guī)劃好樂器的制作流程，設(shè)計(jì)好圖紙模型。如果進(jìn)一步組織動手實(shí)踐，學(xué)生還需要親自打磨好樂器的零件。而學(xué)生沒有接受過這方面的工程教育，在實(shí)踐過程中如同摸著石頭過河，會遇到各種操作方面的難題。對此，教師可以提前準(zhǔn)備有關(guān)自主制作樂器的視頻資料，要求學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)的方式掌握制作樂器的竅門。這樣能幫助學(xué)生排憂解難，處理STEM模式下的學(xué)習(xí)問題。

1.3? 不宜引入過多STEM案例

STEM教育理念的優(yōu)勢在于跨學(xué)科形式的教學(xué)，這雖然可以為學(xué)生帶來觸類旁通的學(xué)習(xí)啟示，但相對而言，若過度應(yīng)用STEM教學(xué)案例也會弄巧成拙，為整個(gè)課堂教學(xué)埋藏下隱患。

首先，STEM案例會涉及科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識。若學(xué)生的知識基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，很難適應(yīng)這種多元化的教學(xué)方式。其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)STEM案例的同時(shí)，不免要接觸許多與物理無關(guān)的知識點(diǎn)。這會消耗學(xué)生的學(xué)習(xí)精力。因此，教師在實(shí)際教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)控制STEM案例的導(dǎo)入數(shù)量，既突出STEM教育理念的引導(dǎo)作用，又不影響學(xué)生的學(xué)習(xí)思路。由此才能將STEM教育理念的價(jià)值充分發(fā)揮，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2? STEM教育理念在初中物理課堂教學(xué)中的有效應(yīng)用策略

2.1? 結(jié)合生活情境，布置學(xué)習(xí)課題

在應(yīng)用STEM教育理念之前，物理教師要提前篩選教學(xué)內(nèi)容。對此，可以結(jié)合生活情境，利用學(xué)生熟知的生活問題，引出學(xué)習(xí)課題，以激發(fā)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)興趣。

如在教學(xué)蘇科版八年級上冊“水循環(huán)”一節(jié)關(guān)于“節(jié)約用水與水資源保護(hù)”這一問題時(shí)，教師可以通過多媒體播放一段視頻引導(dǎo)學(xué)生：“如今的水資源愈發(fā)的緊缺，而在人們的生活中仍然存在許多浪費(fèi)水資源的行為。對于這個(gè)熱點(diǎn)問題，我們該采取什么樣的措施，才能提前做好預(yù)防工作？”借助生活情境巧妙地提出應(yīng)用STEM理念的學(xué)習(xí)課題。關(guān)于這個(gè)課題的內(nèi)容，教師可以要求學(xué)生通過動手實(shí)踐，設(shè)計(jì)出一種報(bào)警器，能在水資源浪費(fèi)到一個(gè)閾值時(shí)發(fā)出警告，以便及時(shí)做好防范工作。在提出課題之后，教師要先闡述這個(gè)實(shí)驗(yàn)課題的重要性，激發(fā)學(xué)生的責(zé)任意識。隨后，再為學(xué)生講述這個(gè)實(shí)驗(yàn)在STEM教育理念中，會應(yīng)用到哪些學(xué)科的知識點(diǎn)。本課題主要用到了電磁學(xué)這部分的物理知識，包括電磁繼電器、串并聯(lián)電路、導(dǎo)體和絕緣體等知識點(diǎn);在工程和技術(shù)方面，則涉及到了工具的制作、實(shí)驗(yàn)器材的拼接;在數(shù)學(xué)方面，則需要應(yīng)用函數(shù)的知識。

完成以上工作后，教師可以繼續(xù)提出思考問題：這個(gè)報(bào)警器主要檢測的是什么內(nèi)容（如水位的變化）？為什么當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，報(bào)警器就會發(fā)生警示的信號？由此，借助問題來規(guī)劃好課題的主要內(nèi)容，讓學(xué)生確定好研究方向，為接下來的教學(xué)工作打好基礎(chǔ)。

2.2? 落實(shí)小組合作，分配學(xué)習(xí)任務(wù)

對于水位報(bào)警器的設(shè)計(jì)，僅憑學(xué)生單獨(dú)一人的努力，很難完成這個(gè)龐大的學(xué)習(xí)任務(wù)。對此，物理教師需要因勢利導(dǎo)，落實(shí)小組合作，為各小組的所有組內(nèi)成員分配好學(xué)習(xí)任務(wù)。鼓勵(lì)學(xué)生通過合作互動，齊心協(xié)力地突破難關(guān)，將STEM模式下的學(xué)習(xí)課題圓滿完成。

如小組成員有的負(fù)責(zé)調(diào)查資料，檢索工程學(xué)科和技術(shù)學(xué)科的知識，了解報(bào)警器的制作流程。有的成員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)合理的方案，繪制出草圖。動手能力比較強(qiáng)的成員負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)工具，為接下來的實(shí)踐操作做準(zhǔn)備。當(dāng)學(xué)生完成各自的準(zhǔn)備工作之后，要商討前期準(zhǔn)備的結(jié)果是否存在紕漏。在確定沒有問題之后，再進(jìn)行實(shí)踐操作，力求做到謀而后動。

對操作和制作環(huán)節(jié)，教師要以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。如有學(xué)生在報(bào)警器的制作過程中，負(fù)責(zé)連接電路實(shí)物。根據(jù)前期的設(shè)計(jì)，學(xué)生需要將連接著導(dǎo)線的碳棒放置在量杯之中，而導(dǎo)線的另一端則要與電源、紅燈、電磁繼電器相連接。學(xué)生要將某一個(gè)刻度作為水位的報(bào)警線，在不斷添水的過程中，觀察碳棒另一端連接的紅燈會不會亮起來。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生沒有達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師再介入到實(shí)驗(yàn)之中，指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)工具、實(shí)驗(yàn)操作方面可能存在哪些問題，讓學(xué)生根據(jù)教師的教學(xué)指導(dǎo)，逐一對這些不足之處加以改正。這不僅能發(fā)揮教師的教學(xué)引導(dǎo)作用，也給予了學(xué)生充足的鍛煉機(jī)會，將STEM教育理念的優(yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致。

2.3? 注重課后評價(jià)，交流學(xué)習(xí)收獲

在完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師一定要重視課后評價(jià)環(huán)節(jié)，將本次STEM教學(xué)過程進(jìn)行全面梳理。這樣，教師能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，學(xué)生也能分享彼此的學(xué)習(xí)收獲，將教學(xué)成果進(jìn)一步擴(kuò)大。

針對這個(gè)目的，當(dāng)學(xué)生動手實(shí)踐時(shí)，教師拍攝學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，在總結(jié)階段進(jìn)行復(fù)盤。如果學(xué)生存在一些共性問題，視頻可以直觀地體現(xiàn)出來。如制作水位報(bào)警器時(shí)，不少學(xué)習(xí)小組都碰到了以下問題：沒有選對導(dǎo)體和絕緣體，使紅燈沒有亮起來?；蛘咴陔娐愤B接上，操作不夠嚴(yán)謹(jǐn)，出現(xiàn)了導(dǎo)線接觸不良的情況。在歸納完問題之后，教師可鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表意見，陳述自己預(yù)想的解決方案，并讓其他小組對學(xué)生的意見提出評價(jià)，補(bǔ)充合理的建議。此外，對于評價(jià)環(huán)節(jié)，教師也要提前制定好評價(jià)指標(biāo)，判斷學(xué)生在STEM模式下的學(xué)習(xí)過程中都有哪些收獲。如分析問題方面的合格標(biāo)準(zhǔn)為：能根據(jù)學(xué)習(xí)主題聯(lián)想到對應(yīng)的物理知識;設(shè)計(jì)方案方面的合格標(biāo)準(zhǔn)為：能通過成品、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)材料制定可行度較高的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃;展示作品方面的合格標(biāo)準(zhǔn)為：能用清晰的思路和流利的語言介紹實(shí)驗(yàn)成果。以此類推，從理論到實(shí)踐，全面總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，以將學(xué)生每一處學(xué)習(xí)細(xì)節(jié)放大，找出下一步精進(jìn)的方向。

STEM教育理念作為新引進(jìn)的教育思想，在各學(xué)科的實(shí)踐應(yīng)用還處于摸索、嘗試的階段。初中物理教師在應(yīng)用STEM教育理念時(shí)，難免會遇到各種各樣的問題。對此，教師應(yīng)當(dāng)積極反思、勤于總結(jié)，從各種教學(xué)案例中汲取經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，將STEM教育理念的優(yōu)勢充分發(fā)揮，幫助初中生在物理學(xué)習(xí)中逐步形成優(yōu)秀的思辨能力、科學(xué)態(tài)度、責(zé)任意識和創(chuàng)新精神。

【參考文獻(xiàn)】

[1]熊素平.STEM教育融入物理課堂教學(xué)活動的探討——以“浮沉條件及應(yīng)用”為例[J].物理通報(bào)，2021（S1）.

[2]江正平.以初中物理為主體的跨學(xué)科整合教學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].數(shù)理化解題研究，2020（35）.

【作者簡介】

郭子靖（1985～），女，江蘇睢寧人，本科，中小學(xué)二級教師。研究方向：初中物理教學(xué)。