STEM-PBL視域下初中物理單元教學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2097-1737（2025）21-0076-03

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)了以核心素養(yǎng)為中心組織物理教學(xué)活動(dòng)的重要性，并明確了單元教學(xué)的核心地位。教師作為教學(xué)引導(dǎo)者，應(yīng)該重視單元教學(xué)，優(yōu)化物理教學(xué)模式，以改善初中物理教學(xué)現(xiàn)狀，為推進(jìn)初中物理單元教學(xué)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、STEM-PBL與單元教學(xué)概述

（一）STEM-PBL

STEM-PBL是STEM與PBL的結(jié)合，其中，STEM代表以綜合實(shí)踐活動(dòng)為中心的跨學(xué)科教學(xué)理念，PBL則代表項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，它強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境、任務(wù)引領(lǐng)和活動(dòng)貫穿始終。通過(guò)融合STEM與PBL，生成STEM-PBL教學(xué)模式，不僅可以引領(lǐng)學(xué)生深入理解物理理念，還能提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生身心健康成長(zhǎng)。

（二）單元教學(xué)

單元教學(xué)是以單元為學(xué)習(xí)單位，依據(jù)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)，聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，圍繞某一主題或活動(dòng)（如大概念、大任務(wù)、大項(xiàng)目），對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體思考、設(shè)計(jì)和組織實(shí)施的教學(xué)形式。單元教學(xué)旨在促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化，構(gòu)建整體教學(xué)體系，并最終達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

二、STEM-PBL視域下初中物理單元教學(xué)的價(jià)值

（一）培養(yǎng)學(xué)生的合作能力

初中物理STEM-PBL單元教學(xué)要求學(xué)生以團(tuán)結(jié)協(xié)作的方式參與單元學(xué)習(xí)，完成系列化學(xué)習(xí)任務(wù)。在此過(guò)程中，學(xué)生需以小組為單位，共同解決項(xiàng)目化任務(wù)。各成員要充分發(fā)表意見，同時(shí)學(xué)會(huì)尊重他人的意見，由此激發(fā)合作學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。這確保了學(xué)生能夠積極通過(guò)合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到培養(yǎng)合作能力的目的。

（二）完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)

教師將STEM-PBL和單元教學(xué)相融合，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，引領(lǐng)學(xué)生以整體性思維分析教學(xué)內(nèi)容，有利于完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。基于單元教學(xué)理念和STEM-PBL教學(xué)模式，教師鼓勵(lì)學(xué)生探究不同學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)課程知識(shí)形成正確認(rèn)知，能夠滿足學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求，豐富其基本認(rèn)知體系，從而取得良好的教學(xué)效果。

（三）滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求

教師融合跨學(xué)科教學(xué)、項(xiàng)目化教學(xué)和單元教學(xué)理念，緊扣教學(xué)要點(diǎn)，以發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為中心，以培養(yǎng)學(xué)生品格為目標(biāo)展開教學(xué)活動(dòng)，能夠使學(xué)生逐漸形成必備品格和關(guān)鍵能力。教師構(gòu)建單元教學(xué)知識(shí)體系，深入挖掘不同學(xué)科課程知識(shí)之間的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，既可以提升學(xué)生的動(dòng)手能力，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用不同學(xué)科的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。這既符合單元教學(xué)的實(shí)際需求，又能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

三、STEM-PBL視域下初中物理單元教學(xué)策略

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題

初中物理知識(shí)與實(shí)際生活存在緊密聯(lián)系，教師可以實(shí)際生活為背景，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，將學(xué)生代入課堂學(xué)習(xí)情境?；凇昂?jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”單元，教師可以從 ^*4×100m^* 接力賽跑活動(dòng)出發(fā)，利用體育接力賽跑活動(dòng)引出無(wú)人車接力賽，并借助無(wú)人車作為“簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”的情境創(chuàng)設(shè)載體，引入“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”“參照物”“速度”等概念，幫助學(xué)生進(jìn)行對(duì)概念的相關(guān)推理、論證。這不僅能夠使學(xué)生加深對(duì)課程知識(shí)的理解，還能使學(xué)生感受到科技的魅力，意識(shí)到科技的重要作用。同時(shí)，圍繞“看誰(shuí)跑得快”主題，教師可提出“如何判定兩輛無(wú)人車的速度？”的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位操作物理實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用物理語(yǔ)言，描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論。這一過(guò)程不僅有利于引導(dǎo)學(xué)生思考判斷物體運(yùn)動(dòng)速度的方式，使學(xué)生理解“速度”的概念，還能鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言組織能力和分析能力，形成“物理和語(yǔ)文”的跨學(xué)科教學(xué)。如此，教師利用真實(shí)情境和驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題歸納、總結(jié)比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方式，說(shuō)明利用相同路程下的時(shí)間代表快慢的要點(diǎn)，對(duì)應(yīng)學(xué)生掌握的“正相關(guān)”觀念，引出速度的定義和計(jì)算公式，為后續(xù)教學(xué)任務(wù)的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）明確課時(shí)任務(wù)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃

基于單元教學(xué)理念，教師應(yīng)明確單元課時(shí)任務(wù)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)計(jì)劃，帶領(lǐng)學(xué)生分板塊學(xué)習(xí)課程知識(shí)，逐漸強(qiáng)化對(duì)單元課時(shí)內(nèi)容的理解。立足于“簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”單元，教師可將整個(gè)單元分為三個(gè)板塊，即以無(wú)人車接力為主題，分為“如何使無(wú)人車動(dòng)起來(lái)”“如何實(shí)現(xiàn)兩輛無(wú)人車的接力”“如何實(shí)現(xiàn)四輛無(wú)人車的接力賽”三個(gè)問(wèn)題，并布置三個(gè)對(duì)應(yīng)的任務(wù)，分別為“實(shí)現(xiàn)無(wú)人車的運(yùn)動(dòng)”“實(shí)現(xiàn)兩輛無(wú)人車在特定接力區(qū)的接力過(guò)程”“實(shí)現(xiàn)四輛無(wú)人車的接力比賽”[。教師可以根據(jù)第一個(gè)任務(wù)組織“讓無(wú)人車動(dòng)起來(lái)”“讓無(wú)人車自由運(yùn)動(dòng)三分鐘”“無(wú)人車行駛固定路段”三個(gè)活動(dòng)，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算無(wú)人車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和路程、測(cè)量無(wú)人車運(yùn)動(dòng)的固定路段；根據(jù)第二個(gè)任務(wù)組織“觀察兩輛無(wú)人車的運(yùn)動(dòng)，說(shuō)一說(shuō)哪輛車運(yùn)動(dòng)較快”“編程實(shí)現(xiàn)兩輛無(wú)人車在固定距離完成接力”“編程模擬人接力過(guò)程中的速度變化”三個(gè)活動(dòng)，同時(shí)要求學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算無(wú)人車的行駛速度，促使學(xué)生感受接力過(guò)程的速度變化；根據(jù)第三個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)“實(shí)現(xiàn)四輛無(wú)人車的接力比賽”活動(dòng)。這樣，教師通過(guò)確定單元課時(shí)任務(wù)、設(shè)計(jì)任務(wù)和活動(dòng)，為STEM-PBL視域下單元教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

（三）明確主體地位，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

教師應(yīng)明確學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成單元不同板塊的學(xué)習(xí)任務(wù)并自主總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，使其積極投入課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)，真正成為課堂主體。圍繞“簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”單元的三個(gè)任務(wù)，教師應(yīng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，以學(xué)生為中心布置教學(xué)任務(wù)。第一，布置“實(shí)現(xiàn)無(wú)人車運(yùn)動(dòng)”的任務(wù)，要求學(xué)生通過(guò)模擬無(wú)人車運(yùn)動(dòng)的過(guò)程來(lái)分析和理解機(jī)械運(yùn)動(dòng)、參照物等概念，并鼓勵(lì)學(xué)生解釋物理概念的含義及其意義，實(shí)現(xiàn)物理與語(yǔ)文知識(shí)的跨學(xué)科融合。第二，設(shè)計(jì)“實(shí)現(xiàn)兩輛無(wú)人車在特定接力區(qū)的接力過(guò)程”的教學(xué)任務(wù)，促使學(xué)生理解“速度”的概念和意義，并結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析和總結(jié)速度公式的求解過(guò)程。第三，明確“實(shí)現(xiàn)四輛無(wú)人車接力賽”的教學(xué)任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生整合課程知識(shí)、組織無(wú)人車接力賽，滲透體育競(jìng)爭(zhēng)精神，使學(xué)生通過(guò)參與體育競(jìng)賽活動(dòng)理解公平競(jìng)爭(zhēng)的重要意義，由此實(shí)現(xiàn)STEM-PBL視域下單元的深度教學(xué)。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求，教師可將任務(wù)二“實(shí)現(xiàn)兩輛無(wú)人車在特定接力區(qū)的接力過(guò)程”作為核心任務(wù)，并留出充足的時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生深入總結(jié)課程知識(shí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)成果，確保學(xué)生能夠積極投入項(xiàng)目化單元學(xué)習(xí)活動(dòng)[2]。

（四）突破認(rèn)知難點(diǎn)，鍛煉思維能力

針對(duì)單元的重難點(diǎn)知識(shí)，教師可以提升學(xué)生綜合思維能力為目標(biāo)，帶領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用課程知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，確保學(xué)生積極投入物理學(xué)習(xí)中?！昂?jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”單元的重難點(diǎn)內(nèi)容包括“理解速度的概念并正確應(yīng)用、正確理解速度的計(jì)算公式并正確應(yīng)用、計(jì)算平均速度和瞬時(shí)速度并正確應(yīng)用”。為了加深學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容的理解，教師可要求學(xué)生活用信息科技學(xué)科的編程知識(shí)來(lái)模擬無(wú)人車的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)過(guò)程，為物理教學(xué)的落實(shí)奠定基礎(chǔ)，并幫助學(xué)生理解路程、時(shí)間、速度之間的關(guān)系。此外，根據(jù)STEM-PBL視域下單元教學(xué)的實(shí)際需求，教師還可要求學(xué)生模擬無(wú)人車進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的情境，并帶領(lǐng)學(xué)生分析這兩種運(yùn)動(dòng)的要點(diǎn)和特點(diǎn)，助力學(xué)生區(qū)別知識(shí)點(diǎn)、提出疑問(wèn)[3]。為了完善重難點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)過(guò)程，教師設(shè)置了無(wú)人車接力任務(wù)單，組織學(xué)生通過(guò)編程控制無(wú)人車，在固定區(qū)域內(nèi)完成接力任務(wù)，并測(cè)量?jī)奢v車的速度。為此，教師提供了卷尺、計(jì)時(shí)器、教育軟件平臺(tái)等教學(xué)工具，使學(xué)生按照任務(wù)單完成相應(yīng)的項(xiàng)目化任務(wù)。這一過(guò)程不僅加深了學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的理解，還使他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題的過(guò)程中逐漸鍛煉了工程思維和綜合實(shí)踐能力。

（五）優(yōu)化教學(xué)體驗(yàn)，促進(jìn)知識(shí)理解

在STEM-PBL視域下的單元教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)注重學(xué)生的活動(dòng)體驗(yàn)，不斷優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，促使學(xué)生真正掌握課程要點(diǎn)[]?！昂?jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”單元涉及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教師可要求學(xué)生以小組為單位，通過(guò)項(xiàng)目化的形式完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，以強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解。圍繞“兩輛無(wú)人車的接力”實(shí)驗(yàn)，教師可緊扣兩輛無(wú)人車接力問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，預(yù)測(cè)兩輛車同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)完成接力，并按照以下步驟展開教學(xué)。第一，創(chuàng)設(shè)抽象運(yùn)動(dòng)模型，引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用計(jì)算公式求解問(wèn)題；第二，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用信息科技編程知識(shí)測(cè)試無(wú)人車接力過(guò)程，并指導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑫r(shí)提出“多次實(shí)驗(yàn)、控制實(shí)驗(yàn)變量”等注意事項(xiàng)，幫助學(xué)生逐漸優(yōu)化和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作方法；第三，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用速度計(jì)算公式思考如何控制無(wú)人車接力時(shí)間，加深學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)和速度概念的理解。此外，教師還要提醒學(xué)生記錄不同無(wú)人車的路程、時(shí)間、速度等物理量，要求學(xué)生標(biāo)記不同無(wú)人車的起始位置和終點(diǎn)位置，并指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用編程程序設(shè)計(jì)無(wú)人車的指令。這些措施旨在確保學(xué)生通過(guò)執(zhí)行程序順利完成實(shí)驗(yàn)，從而強(qiáng)化學(xué)生在STEM-PBL視域下的物理單元實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)[5]。

（六）評(píng)價(jià)貫徹始終，發(fā)揮育人功能

在STEM-PBL視域下的物理單元教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)將教學(xué)評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，創(chuàng)新跨學(xué)科、項(xiàng)目化、單元化的教學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容，從多個(gè)維度綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)踐能力與工程思維能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展[。針對(duì)“簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”物理單元的教學(xué)活動(dòng)，教師從以下四個(gè)維度設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)內(nèi)容：一是“對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況”，包括“掌握速度等物理概念”“理解速度的內(nèi)涵和意義”等內(nèi)容；二是“對(duì)跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用情況”，涵蓋“利用信息科技學(xué)科知識(shí)編程無(wú)人車運(yùn)動(dòng)”“理解公平競(jìng)爭(zhēng)的意義”等內(nèi)容；三是“項(xiàng)目落實(shí)情況”，包括“豐富項(xiàng)目過(guò)程”“合理分工”等內(nèi)容；四是“展示和評(píng)價(jià)情況”，側(cè)重“形成完整的項(xiàng)目報(bào)告”“流暢演示無(wú)人車運(yùn)動(dòng)過(guò)程”等。通過(guò)多樣化評(píng)價(jià)內(nèi)容，教師能夠更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。同時(shí)，教師抓緊理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系，綜合評(píng)價(jià)實(shí)踐活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用評(píng)價(jià)量表豐富和完善實(shí)踐過(guò)程，有助于提升其物理知識(shí)理解運(yùn)用、項(xiàng)目實(shí)施以及展示與評(píng)價(jià)能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文從STEM-PBL視域下的物理單元教學(xué)出發(fā)，結(jié)合“簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)”教學(xué)過(guò)程分析了初中物理單元教學(xué)的優(yōu)化策略。在STEM-PBL視域下，教師應(yīng)基于對(duì)物理單元教學(xué)的分析，明確教學(xué)優(yōu)化要點(diǎn)，從創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題出發(fā)，直至評(píng)價(jià)貫徹始終、發(fā)揮育人功能，形成高效教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)效果。

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作者簡(jiǎn)介：李帥（1990.1-），男，云南宣威人，任教于赫章縣第三中學(xué)，一級(jí)教師，本科學(xué)歷。