■江蘇省宜興市教師發(fā)展中心 戴 駿

初中物理教學(xué)應(yīng)用STEM理念，在物體的沉與浮、變阻器物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中都有實(shí)踐，主要以傳統(tǒng)的教學(xué)模式為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)。本文討論融合STEM理念的初中物理教學(xué)，涉及的內(nèi)容有教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化系統(tǒng)思維、對(duì)物理知識(shí)分類。促使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，思維靈活，善于遷移知識(shí)。

初中學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理知識(shí)，掌握系統(tǒng)解決問題的辦法。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究物理現(xiàn)象的成因，探究物理概念。STEM是一種新的物理教學(xué)理念，其以科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)模擬真實(shí)環(huán)境的探究主題。在STEM教學(xué)中，學(xué)生感受到的是真正能和實(shí)際聯(lián)系的物理學(xué)習(xí)，而不再是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。融入STEM理念的物理教學(xué)方法多樣，包括以項(xiàng)目為基礎(chǔ)、以探究為手段、以問題為導(dǎo)向。學(xué)生借助STEM理解實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，逐漸強(qiáng)化技術(shù)和工程能力。STEM教學(xué)是一種項(xiàng)目式教學(xué)的拓展，教師應(yīng)設(shè)計(jì)符合教學(xué)需求的項(xiàng)目主題，并引導(dǎo)學(xué)生展開探究。

一、合理設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生科研能力

STEM理念中的四個(gè)字母分別代表的是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，因此融入STEM理念的物理課所包含的內(nèi)容非常多，教師需要指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。將STEM理念融入初中物理的教學(xué)活動(dòng)中，明確了對(duì)學(xué)生教育和培養(yǎng)的重要方向。新形勢(shì)下，我國開展新一輪的教育改革，所堅(jiān)持的戰(zhàn)略主題是以人文本的素質(zhì)教育。教學(xué)過程中重視培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，善于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神。我國發(fā)展STEM教育，探索新的發(fā)展領(lǐng)域，也就是眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)以及創(chuàng)客教育。應(yīng)用STEM理念，展開初中物理教學(xué)活動(dòng)，需有明確的教學(xué)目標(biāo)，并明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在初中物理教學(xué)中應(yīng)用STEM需要設(shè)置合理的教學(xué)目標(biāo)，符合學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、能力特點(diǎn)、心理特征。在適合初中學(xué)生探究的STEM項(xiàng)目中，他們的科研能力才可以得到最有效的發(fā)展。

例如，在學(xué)習(xí)蘇教版初中八年級(jí)上冊(cè)的光學(xué)知識(shí)時(shí)，教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，推出了“魔幻光影”主題?！澳Щ霉庥啊睂⑽璧副硌莺凸饩€展示結(jié)合了起來，學(xué)生在其中不僅僅要進(jìn)行好玩的表演，還可以領(lǐng)略到奇幻的燈光，學(xué)習(xí)到各種和光學(xué)有關(guān)的物理知識(shí)。所涉及的知識(shí)點(diǎn)有光的直線傳播、光的反射以及平面鏡成像。學(xué)習(xí)模式以小組合作為主，需要學(xué)生解決五個(gè)物理問題。（1）表演者在表演過程中，出現(xiàn)了與本身相同的影像，這是利用了光學(xué)領(lǐng)域的什么原理呢？（2）上課的教室能容納40名學(xué)生，展示魔幻光影需要科學(xué)選擇表演者，也要合理設(shè)計(jì)舞臺(tái)，那具體怎么做才能保證全班同學(xué)都能清楚看到表演呢？（3）第二個(gè)表演者出現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)如何控制呢？（4）想要讓兩個(gè)表演者在同一高度上表演要怎么做呢？（5）怎樣做才能保證表演景象清晰呢？這五個(gè)問題針對(duì)五個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)。因?yàn)檫@五個(gè)問題和初中物理光學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系，符合學(xué)生的探究能力，所以學(xué)生可以參與其中，他們的科研能力得到了進(jìn)一步發(fā)展。在學(xué)生以小組的形式完成探究后，教師還可以提供機(jī)會(huì)，讓學(xué)生進(jìn)行表演，這樣可以使學(xué)生獲得親身體驗(yàn)。在教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，教師可以讓學(xué)生將“魔幻光影”探究中的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)起來，形成一張知識(shí)樹圖。這樣就能保證學(xué)生真正達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)?？梢?，所確定的教學(xué)和學(xué)習(xí)目標(biāo)體現(xiàn)STEM理念，有助于為社會(huì)培養(yǎng)科研能力較強(qiáng)的人才。在初中物理STEM教學(xué)中，教師首要任務(wù)是設(shè)置合理的教學(xué)目標(biāo)，保證STEM教學(xué)目標(biāo)明確。

教育目標(biāo)是課堂教學(xué)的導(dǎo)向，教師在實(shí)踐教學(xué)展開過程中所能達(dá)成的效益會(huì)影響所采用的教學(xué)方法，引入的教學(xué)內(nèi)容往往都會(huì)受到教育目標(biāo)的影響和引導(dǎo)，為了讓初中物理教學(xué)在實(shí)踐展開的過程中所能達(dá)成的效益和影響進(jìn)一步提升，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成，教師就需要對(duì)教育目標(biāo)做出有效的調(diào)整，根據(jù)學(xué)生的學(xué)齡特點(diǎn)和初中階段教育內(nèi)容以及整體教育目標(biāo)教育需求做出綜合的考量，對(duì)教育目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整完善和優(yōu)化，讓教學(xué)工作在實(shí)踐展開的過程中有更加清晰的方向，教師在教學(xué)展開的過程中則可以牢牢記住教育目標(biāo)，跟著教育目標(biāo)出發(fā)對(duì)教學(xué)進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)節(jié)和優(yōu)化。

二、課上鼓勵(lì)動(dòng)手實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

開展初中物理教學(xué)活動(dòng)，教師需重視激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，沒有興趣的物理課堂必定是枯燥無味，讓人昏昏欲睡的。傳統(tǒng)教學(xué)教師在課堂上占據(jù)主導(dǎo)地位，融合STEM理念應(yīng)轉(zhuǎn)變這種模式，把更多的發(fā)言機(jī)會(huì)留給學(xué)生。初中物理各章節(jié)的知識(shí)相互有一定的聯(lián)系，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念時(shí)，需引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這種聯(lián)系進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生意識(shí)到全面掌握各章節(jié)的知識(shí)，才能將所學(xué)到的內(nèi)容融會(huì)貫通。為有效激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，可多為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。在初中物理STEM教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排動(dòng)手實(shí)踐的環(huán)節(jié)。學(xué)生動(dòng)手的時(shí)候，他們的注意力比較濃厚，學(xué)習(xí)興趣也被帶動(dòng)起來，教學(xué)的效果則可以保證。

例如，在學(xué)習(xí)蘇教版八年級(jí)下冊(cè)的氣體壓強(qiáng)知識(shí)時(shí)，讓學(xué)生動(dòng)手操作，兩只手分別拿一張紙，用嘴向中間吹氣，學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是兩張紙向中間靠攏。這與學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的猜想截然不同。實(shí)驗(yàn)前學(xué)生猜想紙張會(huì)偏向兩側(cè)，而實(shí)踐表明學(xué)生的猜想是錯(cuò)誤的。由于向中間吹氣，流動(dòng)的氣體壓強(qiáng)小，而兩側(cè)的氣體不流動(dòng)，壓強(qiáng)大，致使紙張被壓向中間。在這一操作后，教師再提供給學(xué)生漏斗和乒乓球，要求學(xué)生將乒乓球放在漏斗的口部，再倒著從漏斗的另一端吹期。學(xué)生發(fā)現(xiàn)吹起的時(shí)候，乒乓球不會(huì)從漏斗口掉下去。學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也產(chǎn)生了濃厚的興趣，他們議論紛紛，希望尋找到問題的答案。學(xué)生自己動(dòng)手操作，實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)這一實(shí)驗(yàn)印象深刻，同時(shí)也會(huì)對(duì)大氣壓強(qiáng)的有關(guān)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的興趣。學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中積極參與，有利于教師順利完成教學(xué)任務(wù)。改變以往學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)的局面，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，上課時(shí)就會(huì)在頭腦中處理一些問題，培養(yǎng)學(xué)生積極動(dòng)腦思考的好習(xí)慣。物理知識(shí)與生活實(shí)際密切相關(guān)，教師鼓勵(lì)學(xué)生將課堂上學(xué)到的物理知識(shí)應(yīng)用到生活實(shí)際中，會(huì)讓學(xué)生獲得成就感。同時(shí)學(xué)生也有了展示自我的機(jī)會(huì)，將自己的想法和觀點(diǎn)付諸實(shí)踐，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)STEM理念的教學(xué)目標(biāo)。

初中階段的時(shí)候教育主體的動(dòng)手操作欲望和動(dòng)手操作興趣是相對(duì)較強(qiáng)的，教師可以利用該階段學(xué)生的主體特征引入更多的實(shí)踐類活動(dòng)，一方面可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生從被動(dòng)接受變成主動(dòng)參與，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，另外一方面通過學(xué)生自主探索分析得出的結(jié)論學(xué)生在理解和認(rèn)識(shí)上更加清晰，在應(yīng)用上更加靈活，可以為學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握提供更多的幫助，教師需要引起關(guān)注和重視，結(jié)合初中階段學(xué)生的能力特點(diǎn)和教育需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐類活動(dòng)，以此為中心提高實(shí)踐類活動(dòng)開展所達(dá)成的效益和影響。

三、以提出問題為導(dǎo)向，增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)思維

物理教學(xué)能實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生工程思維的目標(biāo)，因?yàn)槲锢磉@門學(xué)科經(jīng)常需要通過做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論。進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師需保證學(xué)生安全，通過為學(xué)生講解和演示實(shí)驗(yàn)，防止學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生錯(cuò)誤的操作。實(shí)驗(yàn)期間，教師應(yīng)流動(dòng)視察，幫助學(xué)生解決一些問題。進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)通常以問題為導(dǎo)向，學(xué)習(xí)形式大多為小組合作、討論。小組合作討論期間，教師應(yīng)給予學(xué)生比較多的思考空間。在初中物理STEM教學(xué)中，教師不僅自己提出問題，還要引導(dǎo)學(xué)生提出問題。STEM是一項(xiàng)創(chuàng)新活動(dòng)，其和眾多的學(xué)科聯(lián)系緊密。只有學(xué)生從其中發(fā)現(xiàn)問題，他們才可以更好地參與STEM活動(dòng)。如果初中學(xué)生不能較好地提出問題，教師可以進(jìn)行必要的指導(dǎo)和提示。

例如，在蘇教版八年級(jí)上冊(cè)氣化、液化有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，就可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方式來進(jìn)行探究。教師將實(shí)驗(yàn)用到的器材展示給學(xué)生，有鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)、燒杯、溫度計(jì)、水、酒精燈、紙張。在教師為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)操作步驟時(shí)，向?qū)W生提出問題：（1）實(shí)驗(yàn)需要使用哪些材料？（2）實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何進(jìn)行？（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)如何記錄？之后安排學(xué)生從課本中尋找答案。經(jīng)過研究和討論，學(xué)生對(duì)即將要進(jìn)行的教學(xué)環(huán)節(jié)會(huì)比較容易接受。有效的引導(dǎo)過程，能促進(jìn)學(xué)生思考。與此同時(shí)學(xué)生也會(huì)在探究過程中產(chǎn)生一些疑問，產(chǎn)生疑問則說明學(xué)生真正思考了，這是非常值得鼓勵(lì)的，此時(shí)教師應(yīng)該做的是耐心答疑。有時(shí)學(xué)生產(chǎn)生的疑問可能與本節(jié)課的知識(shí)關(guān)聯(lián)不大，教師不應(yīng)忽略，而是應(yīng)該耐心聆聽，適當(dāng)與學(xué)生交流討論，并引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐或者是查閱資料來解決自己的疑問。以問題為導(dǎo)向，探究物理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)化思維的教學(xué)目標(biāo)。例如，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感覺汽化速度太慢了，他們提出問題“有什么方法可以加快汽化實(shí)驗(yàn)的速度？”這個(gè)問題涉及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，能提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。教師可以適當(dāng)提示，教師說：“汽化和什么因素有關(guān)？”學(xué)生思考后發(fā)現(xiàn)影響汽化的因素是溫度。根據(jù)這一點(diǎn)，學(xué)生可以想到加快汽化的方法，分別為增加水的初始溫度和減少水的質(zhì)量。在解決問題后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，驗(yàn)證結(jié)論的正確性。在這個(gè)問題討論結(jié)束后，教師還可以讓其他學(xué)生說出他們的問題。學(xué)生不斷提出問題、解決問題，他們對(duì)汽化和液化的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)逐步全面?？梢?，在初中物理STEM教學(xué)中，問題鏈?zhǔn)菐椭鷮W(xué)生形成系統(tǒng)思維，提升系統(tǒng)能力的有效方法。教師可以通過有效教學(xué)策略來引出學(xué)生的各種有價(jià)值問題。

加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系是十分必要的，很多學(xué)生在初中物理知識(shí)學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中面臨的最大的一個(gè)問題在于初中物理涉及的內(nèi)容較多較廣，這也就導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中面臨著較多的問題和困境，知識(shí)點(diǎn)過于零散，學(xué)生的記憶壓力相對(duì)較大，在記憶過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)混淆的情況，為此教師就需要厘清知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)形成體系，通過這種方式幫助學(xué)生在腦海中建構(gòu)相應(yīng)的框架，提高學(xué)生理解應(yīng)用的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)奠定好基礎(chǔ)和保障，同時(shí)也有助于訓(xùn)練學(xué)生的學(xué)科思維。

四、應(yīng)用STEM理念，劃分物理知識(shí)類別

物理知識(shí)在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域都有涉及，每一學(xué)科所涉及的知識(shí)有較大的區(qū)別。物理教師實(shí)際開展教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類。清晰的認(rèn)識(shí)這節(jié)課具體能培養(yǎng)學(xué)生的哪些能力，也方便制定合適的教學(xué)手段。對(duì)物理知識(shí)分類別的好處體現(xiàn)在教師的導(dǎo)向和學(xué)生的學(xué)習(xí)上。有了清晰的分類，教師可以有效地實(shí)施STEM，避免教學(xué)的重點(diǎn)不明確。有了清晰的分類，學(xué)生可以有針對(duì)性地學(xué)習(xí)各種物理知識(shí)。

例如，蘇教版初中物理九年級(jí)的電磁轉(zhuǎn)換知識(shí)，與科學(xué)有關(guān)的內(nèi)容有電磁繼電器的工作原理、電磁繼電器電路構(gòu)成、導(dǎo)體的定義、絕緣體的定義。與技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容是如何正確使用電磁繼電器、正確連接電路的注意事項(xiàng)、運(yùn)用電磁繼電器的工作原理制作水位報(bào)警器。與工程有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)主要是問題的解決，在制作水位報(bào)警器的過程中，如何使用不同的燈顯示不同的水位，某一段電路應(yīng)選擇串聯(lián)還是并聯(lián)，如何正確設(shè)置兩個(gè)燈之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)的本質(zhì)是一種工具，能服務(wù)于工程和技術(shù)。在電磁繼電器中涉及數(shù)學(xué)知識(shí)有報(bào)警器水位；導(dǎo)線的長(zhǎng)度；確定出合適的電池個(gè)數(shù)，以保證電路能安全運(yùn)行。學(xué)生探究STEM主題后，教師再讓學(xué)生對(duì)照知識(shí)類別進(jìn)行知識(shí)羅列。教師要求學(xué)生將他們獲取的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)提取歸類出來，這樣可以幫助學(xué)生達(dá)成對(duì)STEM主題的深刻理解。

通過劃分電磁繼電器知識(shí)點(diǎn)所屬領(lǐng)域，幫助學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)，也更好運(yùn)用相關(guān)知識(shí)。制作水位報(bào)警器是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，會(huì)讓學(xué)生感到非常困惑，具體操作也無從下手，在接觸到與之相關(guān)的物理題目時(shí)，思維非常混亂。當(dāng)教師為學(xué)生理清各個(gè)知識(shí)點(diǎn)所屬領(lǐng)域時(shí)，學(xué)生的思路會(huì)變得清晰，有效減輕學(xué)生的畏難情緒。當(dāng)學(xué)生能分別理解和掌握STEM的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，就能進(jìn)一步將這四方面的內(nèi)容融為一體，完全掌握水位自動(dòng)報(bào)警器的制作方案。可見，對(duì)STEM項(xiàng)目中的知識(shí)和技能類別進(jìn)行劃分，使教學(xué)更為清晰。教師完全可以根據(jù)這一劃分來安排講授教學(xué)、學(xué)生探究學(xué)習(xí)、學(xué)生合作討論等項(xiàng)目。

五、結(jié)語

物理這一學(xué)科的學(xué)習(xí)綜合性較強(qiáng)，融合STEM教學(xué)理念有較強(qiáng)的可行性。初中物理STEM教學(xué)是一項(xiàng)綜合的工程，需要精心設(shè)計(jì)，并有效實(shí)施。運(yùn)用實(shí)踐探究物理知識(shí)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，提取其中的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)內(nèi)容，能方便學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程內(nèi)化于心。教師教學(xué)時(shí)應(yīng)以問題為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)化的思維，在課上鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。STEM教學(xué)所涉及的內(nèi)容比較廣泛，教師應(yīng)該以初中生的能力特點(diǎn)和心理特征為基礎(chǔ)，選擇適合他們探究的主題項(xiàng)目。在STEM項(xiàng)目探究中，教師要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，盡量以學(xué)生的親身體驗(yàn)為主。只要這樣，才可以實(shí)現(xiàn)初中物理STEM教學(xué)的真正價(jià)值。