踐行STEM理念，構建物理高效課堂

摘 要：初中階段是學生首次接觸物理、奠定基礎的階段。文章作者在物理教學中踐行STEM理念，讓學生在多重知識領域中學習物理知識，遨游于知識的海洋。文章作者通過學科整合、自主實驗、聯系生活等三種方式，讓學生將科學、技術、工程、數學四門學科結合，探討了提升物理課堂效率的有效方法。

關鍵詞：物理課堂;STEM理念;物理教學;高效課堂

中圖分類號：G633.7?文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2020）29-0034-02

STEM是一種整合學科理念，即將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）

進行整合，本文采用STEM理念進行教學，將多個領域的知識、方法運用到物理的學習中，提升學生學習能力。

一、學科整合，提升學習興趣

1.整合網絡資源，呈現瑰麗世界

進行學科整合的首要目的是利用各學科中生動有趣的部分提升學生的學習興趣，這既能促進學生的有效學習，又能夠在學生專注的態度下提升課堂效率。整合學科，先要利用充分的網絡資源，為學生呈現一個瑰麗的物理世界。

如在“運動的描述”這一節中，學生要學習有關物質運動形式的相關知識，教師可以在課間瀏覽網絡資料，整合網絡資源，為學生呈現網絡中與本節課相關的知識。本課中學生會先學習機械運動的概念。教師先要告知學生機械運動的定義：“機械運動表示物體位置的變化。”然后要通過網絡中搜尋到的例子向學生進行充分的展示。教師可以將田徑運動員奔跑的視頻放入課堂PPT中，然后在課堂上播放。先向學生播放一遍運動員的正式比賽的視頻，然后再播放一遍運動員奔跑時的慢動作視頻，讓學生仔細觀察運動員運動時的狀態，感受運動員腿部如何發力推動其向前運動。接下來教師要向學生講述參照物與相對運動這些物理概念，此時教師就需要思考，網絡資源中何種情境能夠將這兩個概念清晰地展示在學生眼前。教師可以將載人電梯運動的視頻向學生展示，然后手指電梯與其內部人員，告訴學生此時雖然電梯與其內部人員相對于樓房在運動，但電梯相對于其內部人員是不動的，這就是我們所說的相對運動狀態，電梯與樓房、內部人員可以互相作為參照物。

2.整合數學知識，引導邏輯推理

物理與數學是關聯最為密切的兩門學科，通過整合數學學科知識，同樣能夠提升學生的學習興趣。同時，學生在應用數學知識時所進行的邏輯推理過程，能夠有效鍛煉學生的邏輯能力，這有利于學生的物理學習。

如在“測量平均速度”這一節中，學生要學習如何測量并計算物體運動的平均速度，此時就可以整合數學學科知識，引導學生進行邏輯推理。學生在這一節需要利用小車在斜面滑動測量平均速度，教師可以先準備一個斜面，讓學生測量出斜面的距離s=0.2m，然后讓學生將小車從斜面滑下，計算滑下所用的時間t=10s。此時就讓學生思考如何利用s斜面長度、t滑下所用的時間來計算小車的平均速度。學生通過思考可以得出，利用這一節所學的速度公式，能夠計算小車從斜面滑下的平均速度。在此過程中，學生需要思考平均速度與時間、路程的關系：路程越長，相同速度下所需時間就越長;速度越快，走過同一段路程所需時間就越短。此時學生弄清了其中的邏輯關系，就會將s=0.2m與t=10s代入速度公式，得出速度v=0.02m/s的平均速度，此時學生就運用了數學學科中邏輯推理的思維，求出了物理問題的答案，也就實現了數學學科的整合與應用。

通過整合數學學科知識，將數學中的邏輯推理元素移植于物理問題，可以讓學生在物理情境中實現數學思考，將兩者有機整合，這有效踐行了STEM的學科整合理念，提高了學生學習物理的有效性與積極性，有利于構建高效課堂。

二、自主實驗，培養實踐能力

1.自制模型，得出具體結論

自主實驗是踐行STEM理念的有效途徑之一，學生通過實驗可以有效培養實踐能力。在實驗中，教師可以通過自制模型的方式，讓學生親身體驗物理知識、原理的推導過程，讓學生自己得出知識結論。

如在“噪聲的危害和控制”這一節中，學生要學習如何分辨噪聲以及如何減少噪聲的相關知識。此時教師就可以在課前自制實驗模型，在課堂上帶領學生進行親身實驗。聲音大小對人的影響是不同的，我們一般的生活環境處于30～70dB的噪聲環境中，如果聲音超過70dB，就會干擾人們的正常生活，影響工作效率;如果聲音長期高于90dB，人的聽力就會受到嚴重影響。教師可以將擴音喇叭與分貝測量儀帶入課堂，讓學生實際感受聲音的大小分類。教師首先以較低音量通過喇叭播放歌曲，此時聲音為30～40dB，詢問學生對聲音的感受，學生就會回答聲音較為合適，教師再不斷調大音量，并讓學生通過舉手的方式，說出自己感到聲音過大的時刻。在喇叭聲不斷擴大的過程中，學生的舉手次數也會增加。有學生舉手時，教師就停下來將分貝數告訴學生，讓學生知道自己的聲音接受能力。通過這樣的模型實驗，學生對于噪聲就有了自己的感受與結論。教師在實驗時應當注意最大音量的控制，以免對學生的聽力造成損害。

這樣的模型實驗，能夠讓學生產生對物理知識、原理最直觀的感受，加深學生對物理知識的記憶，加深理解，促進實踐能力的提高。這樣將實驗融入物理教學的方式，有效地踐行了STEM理念，促進了學生物理知識的融會貫通。

2.改進步驟，尋求最佳方案

除了自制模型實驗，我們還可以在原有實驗步驟上進行改進，以尋求某種物理情景中的最佳解決方案與解題思路。通過改進實驗的步驟，學生能夠更清楚地認識到實驗中各項要素的作用，培養了學生的實踐能力。

如在“平面鏡成像”這一節中，學生要學習平面鏡成像特點的相關知識。在這一節課中，教師要帶領學生探究平面鏡成像特點，此時教師就可以改進此實驗中的某些步驟，使其與學生的生活更加貼近。教師可以讓學生先準備兩塊一模一樣大小的長方體橡皮或一樣長短的鉛筆，按照課本利用蠟燭進行的平面鏡成像實驗步驟進行實驗。課本中將蠟燭放在玻璃板前面，我們改用長方體橡皮立于玻璃板前，此時就可以看到橡皮在玻璃板上所成的像，此時再拿出另一塊大小相同的橡皮，豎立在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那根蠟燭的像完全重合。在紙上對玻璃板兩側的橡皮位置進行標記，然后不斷移動橡皮，重新進行實驗。在多次測量并標記后，用刻度尺分別記錄橡皮到平面鏡的距離，橡皮所成的像即另一塊橡皮的位置到平面鏡的距離，橡皮的像與橡皮大小的關系。此時學生就會通過改進后的成像實驗，得到平面鏡成像的相關結論：“平面鏡所成像的大小與物體大小相等、兩者到平面鏡的距離相等，兩者的連線與鏡面垂直。”這樣學生就可以通過改進后的步驟得到關于平面鏡成像實驗的最佳方案。

通過這樣改進步驟后的實驗，原有實驗中較為危險的蠟燭等物品不再出現，取而代之的是與學生學習生活息息相關的橡皮、鉛筆等物品，這樣的實驗最大程度上省去了不必要的步驟，提高了課堂效率。

三、聯系生活，激活探究意識

1.結合生活現象，深度探究

在教學中應用STEM理念，應當將物理教學與學生的生活實際有機結合起來，讓學生通過對生活中現象的思考，促進物理知識的學習。教師在使用此方法時首先可以結合生活現象，讓學生根據物理課本所提供的知識進行深度探究。

如在“質量”這一節中，學生要學習與物質質量有關的概念，教師此時就可以將質量這一概念與生活現象結合，深化學生對質量這一知識的認知與理解。教師先告訴學生質量的概念：物體所含物質的多少叫作質量。教師此時再向學生闡述，質量與我們的生活息息相關，我們生活中最常見的質量單位就是平常家長買菜時所說的“斤”。“斤”是中國特有的計量單位，從國際質量單位來看，一斤等于500g，即0.5kg，也就是說一千克為兩斤，平時我們也稱一千克為一公斤，兩者只是叫法不同，在本質上是一樣的。對于生活中質量較小的物質，我們一般用克（g）來表示其質量的多少，如國家提倡每人每天大約吃6g鹽;而對于生活中一般質量較大的物體，我們一般用噸（t）來表示其質量大小，如鋼鐵加工廠每天即可生產幾十噸鋼材，河流每天的流量的噸數甚至難以計量，這就是生活現象中所蘊含的有關質量的知識。此時就將生活現象整合到了學生的物理學習中。

通過結合這樣的生活現象，學生可以在物理知識的學習過程中發現生活的奧秘，這能夠有效調動學生的物理學習積極性，引導學生進行物理知識深度探究，在這樣深度探究的過程中，學生對物理知識的吸收與轉化將會更快。

2.解決生活問題，進行創新探究

將物理與生活結合，不能僅僅利用生活現象引導學生進行探究，更應當讓學生在對物理知識的消化與吸收的情況下，運用物理知識解決實際生活問題，進行創新探究。通過這一過程，學生對物理知識的理解將會更加深入。

如在“密度”這一節中，學生將會學習密度的相關知識。學生在學習完相關知識后，教師可以讓學生聯系生活實際進行問題的解決。教師先告知學生：生活中水的密度一般在1000kg/m3左右，而我們一般炒菜時所用的油會浮在水面上，此現象說明了什么？學生此時就會回答油的密度比水低等相關答案，教師此時再追問，如果此時一桶花生油的體積是5升，質量是4.5kg，那么花生油的密度是多少？學生就會運用課本中所學的密度公式來求花生油的密度，這樣就實現了利用課本知識解決生活中的實際問題的目標，實現了對物理知識的創新探究，待學生求解完畢，教師再公布正確答案，讓學生的知識得到檢驗。

通過這樣與生活實際問題、實際情境相結合，學生能在教師的引領下實現對知識的掌握與利用，這有效促進了課堂效率的提高，促進了學生知識轉化、應用能力的提高，有力地踐行了STEM理念。

運用STEM理念，是提高教學有效性，構建高效課堂的有力方式。未來期待有更多學者針對高效課堂的建構提出行之有效的實踐方法，也希望STEM教學理念能夠得到更為細致的研究與應用。

[參考文獻]

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作者簡介：楊張鋒，男，江蘇南通人，中小學一級教師，本科，江蘇省南通市通州區育才中學教師。