STEM教育理念下初中物理教學設計的有效措施分析

摘 要： 隨著我國教育事業的蓬勃發展，教育者不僅只是關注學生的知識教育，而是更加重視學生學習習慣的培養，而物理作為初中教學階段的重要課程，對學生的探究能力和思維能力有很大的影響和意義。而在科學發展飛速的今天，國家對于綜合型創新人才的需求越來越多，STEM教育在國外一些國家的興起與發展，得到了我國專家學者的關注和重視，同時為了達到我國教育事業改革的要求，初中物理的教學模式和方法就必須做出改變，以加強學生自主探究學習能力為主要目標，把STEM教學理念充分滲透到物理學科的課堂教學中，是培養學生核心素養的有效途徑。在提升學生理論知識的同時也加強了學生的學習興趣和關鍵能力。文章就以初中物理課堂為研究點，對STEM教育理念下的初中物理教學進行分析和研究，提出一些建議。

關鍵詞： STEM教育理念;初中物理;教學設計;有效措施

一、 引言

教育事業的不斷發展，新課程標準下的初中物理學科，教育者雖然很重視學生的自主探究能力和問題解決能力的培養，但是缺少了情景學習，缺少了探究的具體意識和對學生的吸引力。因此，為了充分發揮出學生的自主學習能力和意識，促進初中學生對物理課程知識的內化，提高學生的學科素養和學習質量。初中物理教師應積極思考，自我學習，不斷創新，突破原有的教學模式，合理利用STEM教學理念，并在這一全新的教學理念下，合理開展初中物理教學，提升初中物理教學的效率和質量，促進初中學生的綜合發展。

二、 STEM教育理念

（一）STEM理念概述

新課程的改革和創新，使得國家和社會對于人才培養提出了更高的需求，所以這就要求教師在進行課堂教育的過程中，不僅要對學生理論知識教學進行加強，也要確保學生整體綜合能力的發展。在這種情況下，教師就必須進行學科之間的滲透和整合研究，脫離單一學科的限制。而STEM作為一個科學整合理念的新教學方式，其S代表科學，可以更好地幫助人們科學的看待我們所處的世界。T代表技術，E代表工程，而技術和工程就是人們在保護大自然以及尊重自然規律的基礎上，對世界進行改造和建設，實現人與自然的和諧共處，同時也可以解決人們日常生活和社會生產中出現的一些問題。最后M代表數學，是作為工程和技術實施的有效工具，掌握好數學知識就可以確保技術和工程的有效開展。因此在這種理念下，教師開展課堂教學活動的時候，就必須要把這四門學科進行科學的融合，真正地做到科學知識為中心，數學知識為輔助工具，確保學生可以積極地參與到工程或者技術的具體實踐當中，達到提升學生探究能力和實際解決問題能力的效果，有效促進學生的全面發展，提高教學質量。

三、 在STEM理念下初中物理教學設計的有效措施

（一）設置以STEM理念為主的課程

STEM教學理念注重于學生的創新意識以及應用所學知識來解決真實世界問題的能力培養，STEM教育最為核心的就是跨學科理念。而我國多數學校都不太重視，導致學生所學知識不夠系統化以及和現實生活不夠貼切，使得學生不能結合多學科的知識去解決問題。首先，在課程的設計上，應該把關注點放在利用科學、技術、工程和數學等一些學科的相關知識來解決真實社會中的問題或者設計創新產品上。加強數學、工程等學科的相互結合，提高學生的綜合能力。其次，也要注意在課程的設計過程中，教學內容需要充滿趣味性。要求老師把物理課堂上的知識有效轉化成現實世界中一個個有趣的問題，然后引導學生進行趣味思考，創造出有趣的學習氛圍，讓學生把所學知識和現實有趣的生活結合在一起。

（二）重視對學生物理學習興趣的培養

學習興趣是學生最好的老師，也是學生開展學習的原始動力。在初中的物理教學過程中，激發學生的學習興趣，吸引學生的注意力，促使學生積極參與到課堂教學活動之中，一直以來都是老師關注的重點。初中物理課程長久以來受到傳統教育的影響，導致學生學習興趣不高，有的學生產生了厭學的情緒。面對這一情況，老師就要利用STEM的教育理念，把物理學科和其他學科進行充分結合，并且設置成和學生生活息息相關的問題，提升學生的興趣，自主研究去解決問題，讓學生運用數學、科學等知識去對生活中一些問題進行有效的解決，加強物理學科對學生的吸引力，提高學習效率，推動STEM教育理念的可持續發展。

（三）以寓教于樂的方式培養學生的思維能力

初中物理老師應該注意，STEM工程理念不是為了讓學生完全去學習技術，成為職業技術人員，而是應該合理利用工程技術理念，讓學生可以得到思維與技能的全面發展。并且，隨著我國近些年的教育改革，不斷提倡讓學生可以輕松愉悅的進行學習，因此就要求老師充分結合實際教學情況，把學生放在首要位置，為實現教學目標，恰當合理的融入一些課堂小游戲或者有趣的集體教學活動，通過為學生創造出輕松有趣的學習氛圍，來加強整體教學過程的效率，達到教學任務的要求。比如，在進行關于《光》的教學課程中，當學生學習和認識到了自然界中存在很多光，且顏色都有多不同，不同色彩的光經過混合，會得到一種全新色彩的光。因此，老師可以結合課本內容，引導學生利用不同色彩的顏料，按照一定比例進行混合，就會出現一種新色彩的顏料。利用這樣簡單有趣的游戲，再加上老師的講解，然后提問學生，光是不是也可以像顏料一樣，經過不同顏色光的混合，出現新顏色的光，同時也可以引導學生發散自己的思維，自主思考和研究，利用什么方法可以得到一種單色的光，再通過什么有趣的方法可以使得單色光與單色光之間相互混合，從而得到新的單色光。有意地創造出可以發散學生思維的課堂小實驗，讓學生在簡單的游戲實驗中思考和觀察，自主研究并發現其中存在的物理奧妙，提起學生的物理學習興趣和思維能力。通過學生不斷地產生疑問，再通過老師的引導，找到解決辦法，提升學生的學習興趣，從而讓學生體會到物理工程技術核心理念，提升物理學習的效率和興趣，也可以提升整體的初中物理教學質量。

（四）合作探究，展開具體實踐過程

教師應該在以STEM教學理念為基礎的教學活動中，把書本中的物理知識轉化成現實社會中的一個真實問題，以此問題為引導，讓學生展開探究活動，自主結合其余多種學科，解決該問題，其次老師也要加強對物理實驗的重視，改變傳統教育方法，充分利用實驗的真實性、可見性和科學性，在確保安全的前提下，引導學生積極參與到課堂實驗中，在實驗操作過程中，強化學生的理論知識，提高學生的實踐能力。比如，在教授學生“杠桿”一課時，教師可以充分結合STEM教育理念，帶領學生利用生活中常見的物體，制作杠桿并進行實驗。在學生手腦并用的立體感知中，結合工程學、物理學以及數學等多種學科的知識，讓學生自主探究，實現知識的自主構建和關鍵能力的提升。例如：1. 在調到水平位置平衡的杠桿兩端距離中心支點相等距離位置上掛上相等重量的物體，杠桿將保持平衡。2. 在杠桿的兩端離中心支點相等距離放上重量不相等的物體，重的一端將下傾等一些結論，再結合理論知識，自己研究和計算，就可以得到想要的結果，正是通過學生自己動手實踐，加強學生對于物理知識的理解，也培養了學生的綜合實驗能力和自主探究能力，也更好地體現了STEM教育的優勢和價值。

（五）通過組間交流，探討不同觀點，擴展知識領域

在充分融入STEM教學理念的教學活動中，老師通常作為教學活動的組織者和引導者，應該和學生互相協作，一起研究。同時STEM教育理念也體現出學科知識與不同觀念之間的整合，在具體的物理實驗當中，每個實驗小組設計的實驗方案以及實驗結果都會有所不同。教師就要針對學生實驗所出現的問題，鼓勵學生展開對問題的研究和交流，通過小組交流、討論、分析和反思等過程最終修改實驗方案，重新實驗，最終得到正確的結論。除此之外，小組之間的討論也不僅僅只限于課本上的知識，比如研究浮力問題時，就可以結合生活中的具體事情，可以研究為什么在相同體積下的木頭和鐵塊，在水中鐵會下沉，木頭會浮在水面，讓學生自己動手進行試驗，經過研究對比就會發現，木頭的密度要比鐵小，因此，相同體積下的木塊和鐵，鐵的密度比水大，會下沉到水底，木塊密度比水小，會浮在水面。所以，在試驗后的交流環節應該和教學目標相結合，讓學生自己交流具體操作過程中出現的問題或者得到的結論，暢所欲言，積極發表自己的看法和觀點，同時也可以對別人的觀點和說法進行合理公正的評價，體現出STEM教育的開放性，開拓學生的知識面，增加視野。

四、 結束語

首先，STEM教育作為一種具有整合性質的教育理念，是未來教育事業的發展趨勢，能更好地推動我國教育事業的良好發展。未來的STEM教育就要加強STEM師資力量的培訓力度，不斷創新本土STEM課程。同時STEM教育理念也與新課程下初中物理教學緊密相關，對學生的自主探究能力和問題解決能力都有著重大影響，所以，初中教師必須結合STEM教育理念，積極構建和設計初中高效的物理課堂教學，把STEM的教學理念和教育改革相互融合，不斷優化自身的教學方式，合理創新，把不同學科之間相互結合，給學生創造一個豐富的學習背景。其次，加強學生之間的相互合作和交流，加強實踐操作能力，提升學生的物理知識的同時，培養學生的關鍵能力，從而促進學生全面發展。

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作者簡介：

肖振忠，江蘇省蘇州市，蘇州市吳江區蘇州灣實驗初級中學。