基于STEM項(xiàng)目模式的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

馮晶晶

摘要：初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心是培養(yǎng)中學(xué)生的獨(dú)立探索能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及解決問題的能力。STEM的教學(xué)理念與初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)相契合。它不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)，問題意識(shí)，而且可以有效地提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供了良好的保證。本文就STEM概念在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)際探討。

關(guān)鍵詞：STEM;科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);初中

科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有一定的樂趣性，中學(xué)生的好奇心得以滿足，這也是科學(xué)這門學(xué)科獨(dú)特的優(yōu)勢。但是要想將科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)打造成高效課堂，中學(xué)生的動(dòng)手能力也需提升，學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)的操作步驟。初中階段科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用“滿堂灌”的授課方式，如何強(qiáng)化中學(xué)生自主操作以及動(dòng)手能力是急需解決的問題。教師善于借助STEM理念以及實(shí)驗(yàn)本身所具有的優(yōu)勢，將二者結(jié)合在一起可解決上述問題，激發(fā)中學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，提升初中科學(xué)教學(xué)的效率。

一、基于STEM理念合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

科學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)。它的教學(xué)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃以及實(shí)際操作，并不是所有科學(xué)實(shí)驗(yàn)都適用STEM教育理念。此外，STEM教學(xué)理念是由“項(xiàng)目”“問題”或是“任務(wù)”構(gòu)成的。因此，將STEM項(xiàng)目模式應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師還應(yīng)結(jié)合學(xué)術(shù)條件，學(xué)生的學(xué)科知識(shí)和實(shí)踐能力。設(shè)計(jì)出適合中學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以此來踐行STEM的教學(xué)理念。

譬如，在“模擬泥石流”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可為中學(xué)生設(shè)計(jì)以下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)入，可以以甘肅省舟曲縣城特大泥石流導(dǎo)入“模擬泥石流”實(shí)驗(yàn)，可使中學(xué)生積極思考影響泥石流形成的因素有哪些？增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與。其次，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。讓中學(xué)生與實(shí)驗(yàn)要求相結(jié)合設(shè)計(jì)出相應(yīng)的“模擬泥石流”實(shí)驗(yàn)步驟。在此過程中，旨在指導(dǎo)以及激勵(lì)中學(xué)生應(yīng)用不同的思維方式以及科學(xué)方法來設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。最后，驗(yàn)證和共享。組織學(xué)生完成相關(guān)的“模擬泥石流”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證后，教師鼓勵(lì)中學(xué)生利用課前收集的學(xué)科知識(shí)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以小組的形式來驗(yàn)證以及共享實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

二、基于STEM理念合理設(shè)計(jì)教學(xué)流程

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)基于不同學(xué)科之間的綜合視角進(jìn)行教學(xué)，這涉及相對(duì)多的學(xué)科和知識(shí)內(nèi)容。因此，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師必須合理設(shè)計(jì)STEM過程。在設(shè)計(jì)過程中，他們還必須充分考慮如何通過整合各種學(xué)科以及解決項(xiàng)目或解決實(shí)際問題的過程來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。從而達(dá)到培養(yǎng)目的，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力，創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。因此，在進(jìn)行STEM教育理念下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師必須合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)過程。

譬如，在“模擬潛水艇實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用了以下過程：過程1：情境整合：創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情景，讓中學(xué)生進(jìn)行思考以及探索“下沉漂浮”在水中的基本原理。流程2：基于問題以及項(xiàng)目的學(xué)習(xí)向中學(xué)生提問：為什么成千上萬的航母可以安全地在海上航行？為什么數(shù)萬噸的潛水艇在水中自由漂浮？他們是如何做到的呢？步驟3：將研究問題或項(xiàng)目分組（開放式教學(xué)，以開發(fā)學(xué)生的探索潛力）：首先，引導(dǎo)中學(xué)生以小組的形式，討論航空母艦為何能夠安全航行水域以及潛艇為何能夠自由漂浮。第二是設(shè)計(jì)，并傳達(dá)自己的“模擬潛艇下沉和漂浮實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)方案。流程4：核心學(xué)科知識(shí)的構(gòu)建：如何利用生活中的現(xiàn)有知識(shí)和現(xiàn)有材料完成“潛艇自由沉沒和漂浮”實(shí)驗(yàn)。流程5：整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的設(shè)計(jì)和材料的收集;創(chuàng)造可以自由下沉和漂浮的“潛艇”，并進(jìn)行獨(dú)立的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。將STEM項(xiàng)目模式應(yīng)用于初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可凸現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性以及綜合性。

三、基于STEM理念明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的

雖然初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的知識(shí)比較寬泛，但是具體操作起來較為容易，教師應(yīng)基于STEM教學(xué)理念闡明科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，使學(xué)生可以清楚地定義實(shí)驗(yàn)的目的。只有如此才能真正提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性和合理性。

譬如，在“酒精與水的混合”科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)。既是通過此實(shí)驗(yàn)知道分子間存在空隙，中學(xué)生往一端封閉的細(xì)徑玻璃管內(nèi)注入近一半的清水，再沿內(nèi)壁管緩緩注入酒精，使酒精上液面距管口約5厘米，并標(biāo)記出酒精上液面的位置，用手指將細(xì)徑玻璃管口封住，反復(fù)顛倒細(xì)徑玻璃管數(shù)次，使水與酒精充分混合，再觀察混合后的液體距管口的距離有什么變化，通過實(shí)驗(yàn)可以表明清水與酒精混合后的體積小于未混合后的體積，最終得到分子間存在空隙的結(jié)論。

四、結(jié)語

綜上所述，為了將STEM項(xiàng)目模式應(yīng)用初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師必須與中學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平相結(jié)合。同時(shí)，教師還應(yīng)基于STEM教育理念明確教學(xué)過程、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及營造良好學(xué)習(xí)氛圍。在提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性同時(shí)，中學(xué)生也可將學(xué)到科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中，在提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的同時(shí)，還可不斷提升中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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