STEM教育在初中物理電路教學中的應用探究

楊鵬

摘?要 STEM教育模式同時跨越科學（Science）、技術（technology）、engineering（工程）、mathematics（數學）四大領域，是典型的跨學科教學模式。在初中物理教學中采用STEM教育模式具有極強的啟發作用，教師可嘗試用它來豐富教學內容，設計教學案例。本文開門見山，直接探討了在STEM教育模式理念下所展開的初中物理電路教學實踐設計。

關鍵詞 初中物理;電路實驗教學;STEM教育模式;歐姆定律;方案設計

中圖分類號：TD214+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）06-0110-01

筆者將STEM教育模式融入到初中物理電路教學中，希望體現STEM實踐案例課程實施的必要性與可操作性，并且要讓學生真正融入到實踐中，深刻理解這種跨學科教育理念的應用與實施。

一、基于SETM教育模式的教學案例設計應用

（一）教材知識點分析。《歐姆定律》來自于人教版物理九年級全一冊，它也是初中物理教學的重要知識點。在學習歐姆定律之前，學生已經掌握了電路的基本結構，包括電流、電壓與電阻等等基本概念。在該階段，學生也基本學會了如何使用電流表、電壓表以及滑動變阻器，更掌握了串聯與并聯電路中的電流、電壓以及電阻設計規律等等概念。所以教師為了更進一步實現物理教學優化，幫助學生驗證歐姆定律內容，還需要突破傳統按部就班的教學模式，創新提出STEM教育理念，積極發掘學生學習潛能，在教學中融入更多技術性、科學性、工程性以及數學性內容，優化課程教學理念，為后來的電阻測量、電功率以及歐姆定律的教學應用內容做好鋪墊，提升教學品質。

（二）教學思路。結合教師演示實驗，幫助學生初步了解什么是電流、電壓以及電阻的關系，讓學生最初從感性認知逐漸向理性認知轉變，探究三者之間的定量關系。為了將學生真正引入到歐姆定律學習當中，教師會設計“全串一并”結構電路方案，讓學生學會如何利用控制變量方法設計實驗內容。最后就是觀察實驗結果，與學生共同收集、分析實驗中的數據內容，嘗試用圖像方法處理各項實驗數據內容。

（三）教學方法。

1.情境創設、引入問題。首先引導學生思考電流、電壓與電阻三者之間關系。該階段教師會主動演示歐姆定律實驗過程，改變實驗中滑動變阻器的大小，由電阻變化幫助學生判斷燈泡的亮度，通過這一定性、定量實驗過程得出電流與電壓成正相關、電流與電阻呈反相關的關系結論。該環節主要以激趣為關鍵，引導學生真正進入到電流、電壓與電阻相關的綜合課題內容學習當中。

2.協作探究、設計方案。該階段教師需要引導學生結合實驗器材，利用控制變量法配合STEM理念模式創造學生學習體驗的協作環境，制定學生協作方案，引導學生對數據內容進行處理，并教會學生用圖像法科學處理相關數據內容。在教學過程中，教師設計了兩組教學實驗：要求第一組學生控制電阻，深入研究電流與電壓之間關系;要求第二組學生控制電壓，研究電流與電阻之間關系。最后再結合兩組學生探究過程與結果，配合圖像法對所采集數據進行針對性處理，獲得最終實驗結論，如圖1。

圖1?歐姆定律實驗示意圖

該部分教學主要引導學生從電流、電阻與電壓三者之間關系展開感性認知，將學生的物理學習認知從感性上升到理性階段，利用控制變量法讓學生能夠客觀、理性地驗證存在于歐姆定律實驗中的各種物理關系。在該過程中還要考察到學生的觀察、比較、分析、總結歸納等思維過程，不斷提升學生的數據分析能力和數據處理能力，即體現一種科學的、數學的教學思想，滿足STEM教育模式應用要求。

3.工程設計、思想滲透。最后，教師要圍繞歐姆定律實驗滲透更多工程設計思想，利用酒精探測儀探測暴露在空氣中的酒精，指導學生向酒精探測儀上噴灑酒精，了解探測儀的報警狀態與報警機制。該階段教學中教師就讓學生完成了對酒精探測儀的實驗操作過程，然后為學生講解了酒精探測儀的內部電路板、導線以及用電器實驗材料內容，基本明確了探測儀的內部電路構造，良好培養了學生的知識遷移能力，讓學生初步了解到了歐姆定律對現代交通行業發展所體現的重要價值作用，真正在教學中體現STEM教育模式中的工程思想理念。

二、總結

在STEM教育理念及教學模式下，教師所開展的初中物理教學要更加靈活多變，追求STEM中的科學思想內涵，利用定量與定性方法幫助學生探究電流與電壓之間的微妙關系，重視對學生動手能力與交流討論合作意識的培養。再通過跨學科知識講解讓學生對物理學習過程產生更大興趣，更好地學好物理知識。

基金項目：本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃2019年度立項一般課題GS[2019]GHB1928）“STEM教育在初中物理電路部分教學中的實踐研究”階段性研究成果。

參考文獻：

[1]吳國陽.初中物理課程中STEM教育初探[J].赤子，2019（26）：215.