王麗華

【摘 要】將科學(xué)教育、技術(shù)教育、工程教育、數(shù)學(xué)教育與初中物理教育相融合，以STEM教育理念來(lái)指導(dǎo)初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)成為將物理單科教育演變?yōu)榫C合化教育的新思路。本文分析了STEM教育理念對(duì)初中物理教學(xué)的啟示，并以該理論為指導(dǎo)提出教學(xué)設(shè)計(jì)的基本模式。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；初中物理；教學(xué)思考

近年來(lái)，教育界對(duì)STEM教育與課程整合的重視程度不斷加強(qiáng)，相關(guān)理念已經(jīng)滲透進(jìn)中學(xué)的科學(xué)教育之中。STEM是科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineer）和數(shù)學(xué)（mathematics）的縮寫(xiě)，該教育理念強(qiáng)調(diào)將四門(mén)學(xué)科組合起來(lái)，以科學(xué)知識(shí)作為核心，以數(shù)學(xué)為基本工具，引導(dǎo)學(xué)生參與到工程和技術(shù)的實(shí)踐之中，培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力。那么STEM教育理念給我們的初中物理教育帶來(lái)怎樣的啟示？物理教師應(yīng)該如何在教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行STEM教育呢？

從課程實(shí)施來(lái)看，STEM更注重物理學(xué)習(xí)的實(shí)踐性以及物理規(guī)律的關(guān)聯(lián)性。和當(dāng)前所倡導(dǎo)的“探究式學(xué)習(xí)”相比，STEM也強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，其不同之處在于STEM更關(guān)注物理規(guī)律在問(wèn)題解決過(guò)程中的整合與應(yīng)用。學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析和研究，采用不同的知識(shí)和研究方法來(lái)探索問(wèn)題，從而活化自身對(duì)課本知識(shí)的理解，這有助于學(xué)生實(shí)踐意識(shí)的提高，也有助于他們遷移能力的發(fā)展。

那么，STEM教育理念指導(dǎo)下的初中物理教學(xué)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)呢？例如，“汽化”是“物態(tài)變化”一章的重要內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容涉及到概念和實(shí)驗(yàn)較多，歷來(lái)都是初中物理的教學(xué)重點(diǎn)。下面筆者就按照上述教學(xué)模型，以本節(jié)內(nèi)容為例來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

在課堂導(dǎo)入階段，教師要從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)中選取素材，創(chuàng)設(shè)情境由學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，展開(kāi)科學(xué)探究。教師用手指蘸水在黑板上畫(huà)了一個(gè)笑臉，很快這個(gè)笑臉就消失了，這是為什么呢？學(xué)生答道：這是因?yàn)樗兂伤魵?。教師要求學(xué)生再舉出一些例子，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)例總結(jié)“汽化”的定義。圍繞學(xué)生所列舉的實(shí)例，教師引導(dǎo)他們展開(kāi)更加細(xì)化的研究，進(jìn)而將汽化現(xiàn)象分為兩類(lèi)：沸騰和蒸發(fā)。為了進(jìn)一步激活學(xué)生的思維，教師裝作一不小心將一杯水灑在地上，以此啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：怎樣可以加快地面上水的蒸發(fā)速度？這其實(shí)也就對(duì)應(yīng)本節(jié)課的一個(gè)核心問(wèn)題：蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)？

二、合作探究：圍繞問(wèn)題，開(kāi)展實(shí)踐研究

教師引導(dǎo)學(xué)生，分析問(wèn)題，并展開(kāi)合作探究，鼓勵(lì)學(xué)生在相互探討中獲得啟發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決。學(xué)生圍繞問(wèn)題，聯(lián)系生活中的經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)思考和交流，在討論中他們形成如下猜想：影響蒸發(fā)快慢的因素可能有溫度、表面積、空氣流動(dòng)快慢等等。當(dāng)然他們的探索并沒(méi)有止步于此，為了驗(yàn)證自己的猜想，他們繼續(xù)以控制變量法來(lái)建構(gòu)驗(yàn)證方案：（1）為驗(yàn)證溫度的影響，他們提出在玻璃上滴上兩滴等量的水，然后用酒精燈對(duì)其中的一滴加熱，比較蒸發(fā)快慢；（2）為驗(yàn)證表面積的影響，針對(duì)同樣的兩滴水，在其他條件不變的前提下，他們?cè)龃竽骋坏蔚谋砻娣e，比較蒸發(fā)快慢；（3）為了驗(yàn)證空氣流動(dòng)帶來(lái)的影響，他們?cè)谝坏嗡浇芷痣婏L(fēng)扇，由此來(lái)比較蒸發(fā)快慢。

以上只是筆者選取學(xué)生所提出的部分方案，類(lèi)似的設(shè)想還有很多，STEM教育理念要求學(xué)生以合作學(xué)習(xí)的方式來(lái)組織解決問(wèn)題的方案，并完成探究任務(wù)。為此，教師要依據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行分組，讓每一組都有善于組織籌劃的學(xué)生，有強(qiáng)于操作和實(shí)踐的學(xué)生，有理論知識(shí)扎實(shí)、數(shù)學(xué)能力突出的學(xué)生，這樣的分組有助于學(xué)生學(xué)會(huì)如何在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。此外教師也要鼓勵(lì)學(xué)生采用STEM方面的知識(shí)和方法來(lái)解決問(wèn)題，比如上述過(guò)程中學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)其實(shí)就與技術(shù)和工程有一定的關(guān)聯(lián)。

三、組間交流：分享不同觀點(diǎn)，拓展研究視角

“整合”是STEM教育理念的核心所在，這里的整合不僅是學(xué)科知識(shí)的整合，從廣義層面來(lái)看，它也包括對(duì)不同觀點(diǎn)的整合。在合作探究中，每一個(gè)小組的方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都會(huì)出現(xiàn)一些偏差，教師要引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)存在的問(wèn)題展開(kāi)探索和討論，通過(guò)分析、對(duì)比和反思來(lái)達(dá)成認(rèn)識(shí)上的一致。此外，討論的范圍還不僅僅局限于本節(jié)所討論的“汽化”的知識(shí)，學(xué)生也可以在問(wèn)題探索中將認(rèn)識(shí)拓展到其他領(lǐng)域：比如為什么灌開(kāi)水時(shí)，皮膚接觸到蒸汽時(shí)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的燙傷？水沸騰時(shí)，水蒸氣將水壺壺蓋頂起時(shí)能量轉(zhuǎn)化有著怎樣的規(guī)律？夏天扇扇子可以讓人感到?jīng)鏊?，是不是扇扇子?dǎo)致房間溫度降低了呢？諸如此類(lèi)的問(wèn)題都可以成為學(xué)生組間交流的內(nèi)容。

總之，只要交流環(huán)節(jié)沒(méi)有偏離教學(xué)目標(biāo)，教師就要讓學(xué)生自由地發(fā)表自己的觀點(diǎn)，同時(shí)也鼓勵(lì)他們對(duì)別人的觀點(diǎn)進(jìn)行客觀而合理的評(píng)價(jià)，這也是STEM教育開(kāi)放性的一種體現(xiàn)。

四、評(píng)價(jià)總結(jié)：糾正錯(cuò)誤，在反思中深化認(rèn)知

在探究的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)，教師不僅要對(duì)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)觀點(diǎn)進(jìn)行鼓勵(lì)，也要對(duì)學(xué)生暴露出的錯(cuò)誤進(jìn)行分析和糾正。學(xué)生的很多認(rèn)識(shí)都是來(lái)自于生活經(jīng)驗(yàn)，某些內(nèi)容還存在科學(xué)性錯(cuò)誤，對(duì)此教師要堅(jiān)持以學(xué)生為主體，引導(dǎo)他們展開(kāi)分析和探索，讓他們自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的存在，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。當(dāng)然，在學(xué)生討論結(jié)束時(shí)，如果他們?cè)谀承﹩?wèn)題上依然存在爭(zhēng)議，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)和舉例的方法來(lái)幫助他們進(jìn)行糾正，當(dāng)然實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)例分析還是以學(xué)生為主體來(lái)進(jìn)行。

與以往的教學(xué)理念相比，STEM教育的最大優(yōu)勢(shì)就在于其充分體現(xiàn)探究過(guò)程的多元化和靈活性，讓學(xué)生領(lǐng)略到整合跨學(xué)科知識(shí)和能力的重要性。在科技高速發(fā)展的今天，以正確的理念來(lái)建構(gòu)課堂對(duì)學(xué)生的發(fā)展非常重要，STEM教育綜合當(dāng)前最先進(jìn)的教育理論，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)化、多元化、方法化的處理，引導(dǎo)學(xué)生在合作探究中強(qiáng)化他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維品質(zhì)，提升他們的STEM素養(yǎng)，這與我們初中物理的培養(yǎng)目標(biāo)是統(tǒng)一的。

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