在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育的探究與實踐

李永釗

摘? ?要：科學(xué)是STEM教育的重要基礎(chǔ)，而物理是科學(xué)的主要組成部分。文章以八年級物理“壓強”教學(xué)為例，闡述了滲透STEM教育的初中物理教學(xué)，總結(jié)了學(xué)生在小板凳的設(shè)計、制作和評價等學(xué)習(xí)過程中的收獲，提出了STEM教育在初中物理教學(xué)中的滲透點。

關(guān)鍵詞：初中物理;STEM教育;物理教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）11-0012-4

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：物理學(xué)是人類科學(xué)文化的重要組成部分，是研究物質(zhì)、相互作用和運動規(guī)律的自然科學(xué)。它一直引領(lǐng)著人類探索大自然的奧秘，深化著人類對自然界的認(rèn)識，是技術(shù)進(jìn)步的重要基礎(chǔ)[1]。在我國學(xué)科教育的大環(huán)境下，物理作為科學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)具有核心競爭力人才的重要學(xué)科。而初中物理教學(xué)承擔(dān)著引導(dǎo)學(xué)生建立正確的科學(xué)思維、提高科學(xué)的實驗探究能力和學(xué)習(xí)科學(xué)興趣的重要任務(wù)。STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫[2]。STEM教育以科學(xué)知識為理論依據(jù)，以數(shù)學(xué)方法為基礎(chǔ)工具，通過技術(shù)設(shè)計、工程建造等學(xué)科的融合教育，提高學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)。

在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育，能讓兩者相得益彰，事半功倍。本文針對人教版初中物理八年級下冊第九章第一節(jié)“壓強”第2課時的內(nèi)容，以“小板凳的制作”為項目主題，探究和實踐在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育。

1? ? 在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育能提高學(xué)生的動手能力

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，STEM教育的重要環(huán)節(jié)是設(shè)計制作，兩者的關(guān)鍵在于學(xué)生都需要動手操作。由于受認(rèn)知水平和抽象思維能力的局限，初中學(xué)生獲取物理知識的重要途徑之一是動手實驗。通過實驗設(shè)計和觀察，學(xué)生不僅收獲了物理知識，還培養(yǎng)了實踐能力和探究精神。STEM教育是圍繞現(xiàn)實生活中的一個具有科學(xué)創(chuàng)新可能性的問題，進(jìn)行研究、設(shè)計、動手制作等具體的操作過程。通過設(shè)計制作出一個模型或小發(fā)明，從而解決實際生產(chǎn)生活問題或提升生產(chǎn)生活效率。完成實驗操作或設(shè)計出創(chuàng)意作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、保持學(xué)習(xí)好奇心的重要途徑。在初中物理教學(xué)中，滲透STEM教育，開設(shè)相關(guān)實驗課，布置制作類作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生通過動手操作實驗和制作實物成果的方式，提高動手能力，更好地理解所學(xué)的物理知識。優(yōu)秀的實物成果還能作為物理教具，服務(wù)于物理教學(xué)，形成良性循環(huán)的效果。表1為教學(xué)案例中的“動手操作和設(shè)計制作”環(huán)節(jié)。

2? ? 在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育能引導(dǎo)學(xué)生把物理知識與實際生活聯(lián)系起來

物理教學(xué)主張從生活走向物理，STEM教育強調(diào)學(xué)生親身體驗，兩者具有異曲同工之處，都要求學(xué)生的理論學(xué)習(xí)要與實際生活聯(lián)系起來。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：義務(wù)教育物理課程應(yīng)注重與生產(chǎn)生活實際及時代發(fā)展的聯(lián)系。此階段的物理課程應(yīng)關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知特點，加強課程內(nèi)容與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的聯(lián)系，關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來的社會進(jìn)步和問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和正確的世界觀[1]。因此，物理課程的設(shè)置應(yīng)貼近學(xué)生的生活，讓學(xué)生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象中去探究并認(rèn)識物理規(guī)律，同時還應(yīng)將學(xué)生認(rèn)識到的物理知識及科學(xué)研究方法與社會實踐及其應(yīng)用結(jié)合起來，讓他們體會到物理在生活與生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。這不僅可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而且還能培養(yǎng)他們良好的思維習(xí)慣和探究能力。STEM 教育要求學(xué)生基于科學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，按照科學(xué)的原則和方法設(shè)計作品，運用所學(xué)的科學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識，通過工程制作和技術(shù)手段去改造世界，實現(xiàn)對自然界的控制和利用，解決社會發(fā)展過程中遇到的難題。在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育，學(xué)生不僅能獲得成果性作品，還能習(xí)得蘊含在解決生活實際問題過程中的過程性知識。讓生活真正走向物理，讓物理真正服務(wù)于生活。表2為教學(xué)案例中的“教學(xué)聯(lián)系生活實際”環(huán)節(jié)。

3? ? 在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

初中物理教學(xué)中會出現(xiàn)一種尷尬的現(xiàn)象：物理老師把物理量概念和計算公式給學(xué)生講清楚了，但是學(xué)生不會運用數(shù)學(xué)知識去解答;有些知識點從物理角度去講解的宏觀情況與從化學(xué)角度介紹的微觀情況有所偏差……刻意劃分學(xué)科間的界限，會造成學(xué)生知識面的單一，學(xué)習(xí)上出現(xiàn)偏科和顧此失彼的現(xiàn)象。我國的基礎(chǔ)科學(xué)教育有著良好的科—數(shù)整合傳統(tǒng)，但是在科—技整合和科—工整合上還存在著很大的不足，甚至是缺失[3]。STEM教育整合了科學(xué)（物理是科學(xué)中一門重要的組成學(xué)科）、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科的知識，取消了學(xué)科間的界限，通過跨學(xué)科知識的聯(lián)結(jié)和應(yīng)用，在項目活動中引導(dǎo)學(xué)生在真實情景中學(xué)習(xí)各學(xué)科的知識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在初中物理教學(xué)中滲透STEM教育，引導(dǎo)學(xué)生圍繞現(xiàn)實生活中的一個具有科學(xué)探究價值的問題，運用跨學(xué)科知識，通過合理的工程設(shè)計，運用數(shù)學(xué)工具和方法，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，制作出實物成果，解決問題。通過 STEM教育在義務(wù)教育中的有效融合，提升當(dāng)前的教學(xué)水平，實現(xiàn)素質(zhì)教育的終極目標(biāo)[4]。在這個過程中，學(xué)生不僅能更全面、更準(zhǔn)確地理解知識點的含義，還能從多個角度、用多種方式去分析和解決問題，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。表3為教學(xué)案例中的“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)。

4? ? 結(jié)束語

初中物理教學(xué)不再局限于在教室里進(jìn)行單純的物理知識的傳授，更應(yīng)該滲透STEM教育理念和手段。引導(dǎo)學(xué)生從課堂走向生活，把學(xué)到的物理知識應(yīng)用在實際生活中，以項目問題為導(dǎo)向，綜合多學(xué)科知識，體驗項目策劃和實施的具體過程，感受學(xué)以致用的快樂。STEM教育指導(dǎo)并推動著初中物理教學(xué)的轉(zhuǎn)型和改革，并需要不斷地探究和實踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：1-2.

[2]百度百科.科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育[EB/OL].（2021-07-07）.https：//baike.baidu.com/item/stem/2641759？fr=aladdin

[3]唐小為，王唯真.整合STEM發(fā)展我國基礎(chǔ)科學(xué)教育的有效路徑分析[J].教育研究，2014，35（09）：61-68.

[4]季勇.談科學(xué)課堂中實現(xiàn)STEM教育的有效策略[J].小學(xué)教學(xué)參考，2016（06）：76-77.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）