基于核心素養下初中物理STEM的教學實踐

陳紫賢

(陜西省西安交通大學蘇州附屬初級中學 215000)

近年來隨著素質教育的不斷推進，培養學生的物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度和責任已成為現階段初中物理教學的重點內容.STEM教育作為多學科交叉融合的重要體現，其在初中物理教學中應用對培養學生的物理核心素養具有重要意義.在STEM教育下，主要以科學知識為核心，以數學為輔助，使學生積極參與到工程和技術的實踐中，進而培養其分析問題、解決問題能力.從現階段初中物理教學來看，如何基于核心素養開展初中物理STEM教學實踐已成為教師探索的重點.經過諸多教師的初步探索發現，初中物理STEM教學，主要注重實現物理教學跨學科發展，以進一步提高教學趣味性、實踐性和體驗性，促進學生學習興趣提升.同時，教育部出臺的《教育信息化“十三五”規劃》明確指出要將STEM教育理念充分融入到教育教學中，以全面培養學生的創新思維和創新能力.

一、核心素養下的初中物理STEM教育

在初中物理教學中，核心素養的培養涉及較多方面，主要包括以下幾個方面：第一，正確認識物理概念，充分利用物理知識合理解釋自然現象.第二，培養分析、歸納、推理、實踐、探究等綜合能力，學會運用物理知識正確辨別生活中的一些物品，并發現生活中的物理現象.第三，充分運用物理知識揭示客觀事物的本質、發展規律等，培養良好的科學思維.第四，培養科學態度和精神、創新、嚴謹、突破、實事求是等；樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀等.STEM教育主要側重多學科的融合、實踐、創新等，以培養綜合素質型人才.基于上述核心素養開展初中物理STEM教學，則能有效培養學生的物理學科素養，使其在跨學科學習中發現物理的魅力，并對物理學習保持高度熱情，進而打造高效的初中物理課堂，全面提高學生的綜合素養.

二、基于核心素養下初中物理STEM的教學實踐途徑

1.STEM教育理念為指導開展物理科技實踐活動

實踐活動是學生發現問題、探究問題的關鍵，其對培養學生的實踐創新能力具有重要意義.然而，從以往的初中物理教學來看，由于課堂教學時間有限，導致大部分教師多側重于物理知識的講授，實踐活動的開展少之又少，不利于學生物理核心素養的培養.然而，STEM教育主要重視實踐，目的在于開展物理科技實踐活動來提高學生的自主探究能力.因此，在初中物理教學中，教師要以STEM教育理念為指導，積極開展物理科技實踐活動.例如，設計物理科技實踐活動：“分析工地安全圍墻、工程辦公等臨時用房為什么不打地基？而建筑樓房時為什么打地基？”以初中物理“力”知識點為基礎，指導學生進行觀察、探究.經過探究后發現：“力可以使物體發生形變，臨時用房的自重輕，高度低，且無需具備長期安全性，對地面造成的壓力小，不會使地面發現變形、塌陷，無需打地基.而樓房的自重高，高度高，對地面的壓力大，極易造成地面變形、塌陷，且需具備長期的安全性，故建設樓房前需打地基.”同時，在日常教學中，教師還可以“聲、光、熱、力、能量”等知識作為基礎，在STEM教育理念指導下開展線上線下、課內課外相結合的物理科技實踐活動，以充分利用校園、家庭、社區、網絡等資源，使學生得以實現“做中學”，進而在實踐活動中培養其實踐能力和創新精神.STEM教育理念指導下的物理科技實踐活動，能將學習探究的主動權交給學生，使學生在自主探究、學習中思考，并收獲良好的學習體驗.

2.課堂教學中有機結合STEM教育和物理活動

課堂是開展初中物理教學的主要場所.在課堂教學中，能向學生教授物理概念、物理原理、物理規律等知識，使學生全面掌握相關物理知識.課堂教學是踐行STEM教育的主要渠道，然而，以往大部分教師多單純側重于物理知識講解，導致學生無法從真正意義上理解物理概念.因此，在初中物理課堂教學中，教師要將STEM教育和物理活動進行有機結合，使課堂教學充分聯系生活實際，拉近學生和物理之間的距離，幫助學生理解、掌握物理相關概念.例如，在《能源的利用》課堂教學中，結合教學內容，組織學生開展物理調查活動：“森林的亂砍亂伐造成的水土流失給人們生活帶來了什么樣的影響？”“了解當地小水電站的建站情況”“調查家庭、學校相關電能浪費現象”.讓學生根據活動主題開展調查，并分析相關調查數據、信息等，了解能源的有效利用對人類生活的作用.又如，在《噪音》課堂教學中，組織學生調查學校周圍噪音來源，并提出合理解決的建議.在課堂教學中，結合STEM教育理念開展物理活動，不僅要求學生利用課堂所學知識，還要求學生利用其它學科知識，如數學.這樣的物理活動，充分體現了跨學科學習，使學生在開展活動中將所學知識融會貫通.同時，在此類物理活動中，不僅能有效激發學生的學習興趣，并增強其保護環境、合理利用能源等意識，還能全面滲透相關物理知識，進而在提升課堂教學效率和質量的同時培養學生良好的核心素養，促進其綜合發展.

3.在物理實驗教學中充分滲透STEM教育理念

實驗是驗證理論的重要手段，是科學的根本.而初中物理是一門以實驗為主的學科，在日常教學中會涉及到多種多樣的物理實驗.從以往的物理實驗教學來看，實驗設計、實驗操作、實驗條件控制、實驗結果歸納等環節均是由教師幫助學生進行歸納、整理，學生動手實踐的機會較少.雖然學生對大部分物理實驗教學均充滿的興趣，但在以教師為主體的實驗下，學生也難以從實驗中真正掌握物理理論知識.因此，在物理實驗教學中，教師要重視STEM教育理念的滲透，以充分體現學生在實驗中的主體地位，使其在自主探究中驗證相關物理理論知識，進而加深其學習記憶，深化實驗效果.例如，在《探究浮力產生》的實驗教學中，設計“孔明燈”實驗探究.首先，教師僅先向學生教授相關浮力物理知識、孔明燈制作注意事項等.其次，教師要求學生組成3人小組，并結合所學知識開展“孔明燈”實驗.在制作孔明燈、放孔明燈實驗中，教師要求學生分析孔明燈上升的物理機制、從力學的角度分析孔明燈的用時、影響孔明燈上升的因素等等.若教師發現學生的實驗失敗，需鼓勵學生，堅持不懈，分析實驗失敗的原因，并予以適當指導，讓學生有效完成實驗.最后，實驗完成后，教師要求小組進行總結，并要求小組分享本組實驗設計、操作、結果等.待學生完成分享后，教師結合學生的總結進行歸納性講解，糾正學生的錯誤觀點，使學生在實驗中有效掌握相關浮力的知識點.將STEM教育理念滲透到物理實驗中，不僅能讓學生在自主動手實踐中掌握正確的物理實驗操作，還能滲透自主探究、創新意識，使學生的核心素養全面提升.

4.在物理作業訓練中實現STEM教育教學任務

作業訓練不僅是了解學生學習情況、教學情況的重要手段，還是鞏固學生所學知識的關鍵.但在以往的物理作業訓練中，大部分教師選擇題海戰術、重復訓練等形式，這極易導致作業訓練枯燥、乏味，使學生完成作業的積極性降低，甚至出現“抄作業”應付了事等現象，難以達到作業訓練目的.STEM教育側重多學科融合，并強調趣味性、實踐性和體驗性.因此，在物理作業訓練中，教師可結合STEM教育理念，以豐富作業訓練形式，調動學生的完成作業積極性，使其在作業訓練中鞏固、延伸相關知識，最終實現STEM教育教學任務.例如，在《力和機械》相關作業訓練中，結合教學內容，教師設計具有探究性、趣味性的作業，以激發學生的興趣.作業：分析長江大橋的斜拉鋼鐵的形狀、受力情況、機械種類、綜合物體受力分析等.指導學生利用網絡查詢相關長江大橋的資料，并結合《力和機械》的相關知識寫一篇“長江大橋應用物理知識調查報告”.在完成作業過程中，教師鼓勵學生反饋所遇到的問題，而教師需予以學生合理的引導，以幫助學生完成作業訓練.此類物理作業，要求學生利用網絡技術完成自主探究，而具有探究性的作業能在一定程度上激發學生的學習興趣，使其在濃厚的興趣中綜合運用所學知識，并結合搜集的資料分析問題、解決問題.通過這樣的作業訓練，能讓學生真正掌握相關物理知識，并提升其分析問題、解決問題能力，全方位提升其物理綜合素養.

總而言之，基于核心素養下初中物理STEM的教學，不僅僅是向學生教授物理知識，還是讓學生在學習中體驗、觀察和聯想，以充分感受物理的魅力.同時，以STEM教育理念為指導，能有效打造趣味性、創造性的初中物理課堂，使學生在學習探究中不斷提升自身的物理核心素養.經過此次教學實踐探究，發現開展初中物理STEM教學的形式、途徑多樣，需要教師進行不斷的探索、實踐，以更好地結合核心素養開展初中物理STEM教學，促進學生物理綜合素養全方位提升，為今后的學習、發展奠定良好基礎.