戴駿

初中物理教學(xué)應(yīng)用STEM理念，在物體的沉與浮、變阻器物理知識的學(xué)習(xí)中都有實踐，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、強化系統(tǒng)思維、對物理知識分類。促使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識時，思維靈活，善于遷移知識。

初中學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理知識，掌握系統(tǒng)解決問題的辦法。學(xué)會設(shè)計實驗方案，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)科知識為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個模擬真實環(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理解實驗方案的設(shè)計和實施，逐漸強化技術(shù)和工程能力。STEM教學(xué)是一種項目式教學(xué)的拓展，教師應(yīng)設(shè)計符合教學(xué)需求的項目主題，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。將STEM理念融入初中物理的教學(xué)活動中，明確了對學(xué)生教育和培養(yǎng)的重要方向。新形勢下，我國開展新一輪的教育改革，所堅持的戰(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，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)生的知識基礎(chǔ)、能力特點、心理特征。在適合初中學(xué)生探究的STEM項目中，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)蘇教版初中八年級上冊的光學(xué)知識時，教師對知識點進(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。所涉及的知識點有光的直線傳播、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)計舞臺，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）第二個表演者出現(xiàn)的時間應(yīng)如何控制呢？（4）想要讓兩個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？這五個問題針對五個學(xué)習(xí)目標(biāo)。因為這五個問題和初中物理光學(xué)知識緊密聯(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，教師還可以提供機會，讓學(xué)生進(jìn)行表演，這樣可以使學(xué)生獲得親身體驗。在教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，教師可以讓學(xué)生將“魔幻光影”探究中的知識點總結(jié)起來，形成一張知識樹圖。這樣就能保證學(xué)生真正達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。可見，所確定的教學(xué)和學(xué)習(xí)目標(biāo)體現(xiàn)STEM理念，有助于為社會培養(yǎng)科研能力較強的人才。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，教師在實踐教學(xué)展開過程中所能達(dá)成的效益會影響所采用的教學(xué)方法，引入的教學(xué)內(nèi)容往往都會受到教育目標(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)對教學(xué)進(jìn)行針對性的調(diào)節(jié)和優(yōu)化。

二、課上鼓勵動手實踐，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

開展初中物理教學(xué)活動，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)言機會留給學(xué)生。初中物理各章節(jié)的知識相互有一定的聯(lián)系，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念時，需引導(dǎo)學(xué)生對這種聯(lián)系進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生意識到全面掌握各章節(jié)的知識，才能將所學(xué)到的內(nèi)容融會貫通。為有效激發(fā)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，可多為學(xué)生提供動手實踐的機會。在初中物理STEM教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排動手實踐的環(huán)節(jié)。學(xué)生動手的時候，他們的注意力比較濃厚，學(xué)習(xí)興趣也被帶動起來，教學(xué)的效果則可以保證。

例如，在學(xué)習(xí)蘇教版八年級下冊的氣體壓強知識時，讓學(xué)生動手操作，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)生實驗前的猜想截然不同。實驗前學(xué)生猜想紙張會偏向兩側(cè)，而實踐表明學(xué)生的猜想是錯誤的。由于向中間吹氣，流動的氣體壓強小，而兩側(cè)的氣體不流動，壓強大，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)吹起的時候，乒乓球不會從漏斗口掉下去。學(xué)生對這一實驗現(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)生自己動手操作，實踐性強，對這一實驗印象深刻，同時也會對大氣壓強的有關(guān)知識產(chǎn)生濃厚的興趣。學(xué)生在教學(xué)活動中積極參與，有利于教師順利完成教學(xué)任務(wù)。改變以往學(xué)生被動學(xué)習(xí)知識的局面，學(xué)生主動學(xué)習(xí)，上課時就會在頭腦中處理一些問題，培養(yǎng)學(xué)生積極動腦思考的好習(xí)慣。物理知識與生活實際密切相關(guān)，教師鼓勵學(xué)生將課堂上學(xué)到的物理知識應(yīng)用到生活實際中，會讓學(xué)生獲得成就感。同時學(xué)生也有了展示自我的機會，將自己的想法和觀點付諸實踐，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造力，實現(xiàn)STEM理念的教學(xué)目標(biāo)。

初中階段的時候教育主體的動手操作欲望和動手操作興趣是相對較強的，教師可以利用該階段學(xué)生的主體特征引入更多的實踐類活動，一方面可以有效地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生從被動接受變成主動參與，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)識上更加清晰，在應(yīng)用上更加靈活，可以為學(xué)生知識點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)生的能力特點和教育需求設(shè)計相應(yīng)的實踐類活動，以此為中心提高實踐類活動開展所達(dá)成的效益和影響。

三、以提出問題為導(dǎo)向，增強學(xué)生系統(tǒng)思維

物理教學(xué)能實現(xiàn)提高學(xué)生工程思維的目標(biāo)，因為物理這門學(xué)科經(jīng)常需要通過做實驗來驗證理論。進(jìn)行物理實驗時，教師需保證學(xué)生安全，通過為學(xué)生講解和演示實驗，防止學(xué)生在實驗過程中發(fā)生錯誤的操作。實驗期間，教師應(yīng)流動視察，幫助學(xué)生解決一些問題。進(jìn)行物理實驗通常以問題為導(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是一項創(chuàng)新活動，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。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，在蘇教版八年級上冊氣化、液化有關(guān)知識的學(xué)習(xí)中，就可以運用實驗的方式來進(jìn)行探究。教師將實驗用到的器材展示給學(xué)生，有鐵架臺、石棉網(wǎng)、燒杯、溫度計、水、酒精燈、紙張。在教師為學(xué)生演示實驗操作步驟時，向?qū)W生提出問題：（1）實驗需要使用哪些材料？（2）實驗應(yīng)如何進(jìn)行？（3）實驗數(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)生對即將要進(jìn)行的教學(xué)環(huán)節(jié)會比較容易接受。有效的引導(dǎo)過程，能促進(jìn)學(xué)生思考。與此同時學(xué)生也會在探究過程中產(chǎn)生一些疑問，產(chǎn)生疑問則說明學(xué)生真正思考了，這是非常值得鼓勵的，此時教師應(yīng)該做的是耐心答疑。有時學(xué)生產(chǎn)生的疑問可能與本節(jié)課的知識關(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，實現(xiàn)增強學(xué)生系統(tǒng)化思維的教學(xué)目標(biāo)。例如，學(xué)生在實驗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驗的速度？”這個問題涉及實驗的設(shè)計，能提升學(xué)生的實驗素養(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，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)行實驗，改進(jìn)實驗后，驗證結(jié)論的正確性。在這個問題討論結(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，他們對汽化和液化的實驗認(rèn)識逐步全面?？梢姡诔踔形锢鞸TEM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)生的各種有價值問題。

加強知識點與知識點之間的聯(lián)系是十分必要的，很多學(xué)生在初中物理知識學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中面臨的最大的一個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，知識點過于零散，學(xué)生的記憶壓力相對較大，在記憶過程中時常會出現(xiàn)知識點混淆的情況，為此教師就需要厘清知識點和知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生將知識點形成體系，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，劃分物理知識類別

物理知識在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域都有涉及，每一學(xué)科所涉及的知識有較大的區(qū)別。物理教師實際開展教學(xué)活動中，應(yīng)對知識點進(jìn)行分類。清晰的認(rèn)識這節(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。對物理知識分類別的好處體現(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，教師可以有效地實施STEM，避免教學(xué)的重點不明確。有了清晰的分類，學(xué)生可以有針對性地學(xué)習(xí)各種物理知識。

例如，蘇教版初中物理九年級的電磁轉(zhuǎn)換知識，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、運用電磁繼電器的工作原理制作水位報警器。與工程有關(guān)的知識點主要是問題的解決，在制作水位報警器的過程中，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)知識有報警器水位;導(dǎo)線的長度;確定出合適的電池個數(shù)，以保證電路能安全運行。學(xué)生探究STEM主題后，教師再讓學(xué)生對照知識類別進(jìn)行知識羅列。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)域的知識提取歸類出來，這樣可以幫助學(xué)生達(dá)成對STEM主題的深刻理解。

通過劃分電磁繼電器知識點所屬領(lǐng)域，幫助學(xué)生理解相關(guān)知識，也更好運用相關(guān)知識。制作水位報警器是一項非常復(fù)雜的工作，會讓學(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，思維非?；靵y。當(dāng)教師為學(xué)生理清各個知識點所屬領(lǐng)域時，學(xué)生的思路會變得清晰，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的知識點時，就能進(jìn)一步將這四方面的內(nèi)容融為一體，完全掌握水位自動報警器的制作方案?？梢姡瑢TEM項目中的知識和技能類別進(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)生合作討論等項目。

五、結(jié)語

物理這一學(xué)科的學(xué)習(xí)綜合性較強，融合STEM教學(xué)理念有較強的可行性。初中物理STEM教學(xué)是一項綜合的工程，需要精心設(shè)計，并有效實施。運用實踐探究物理知識，對整個實驗進(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)生理解實驗，將整個實驗過程內(nèi)化于心。教師教學(xué)時應(yīng)以問題為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)化的思維，在課上鼓勵學(xué)生動手實踐，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和心理特征為基礎(chǔ)，選擇適合他們探究的主題項目。在STEM項目探究中，教師要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，盡量以學(xué)生的親身體驗為主。只要這樣，才可以實現(xiàn)初中物理STEM教學(xué)的真正價值。

（邱瑞玲）