張靖紅

【摘要】傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)過(guò)于模式化，學(xué)生被動(dòng)接受一系列知識(shí)，難以落實(shí)物理核心素養(yǎng)，因此需要探究一種新型的物理教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。文章以STEM教育理念為中心，闡述了STEM教育理念的特點(diǎn)、應(yīng)用原則、應(yīng)用意義，分析了基于STEM教育理念的初中物理教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】STEM教育;初中物理;概念;意義;策略

一、引言

STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育的出現(xiàn)，緩解了傳統(tǒng)教育環(huán)節(jié)存在的弊端，優(yōu)化了課堂教學(xué)效果。具體而言，STEM和傳統(tǒng)的學(xué)科分離教育不同，其強(qiáng)調(diào)各個(gè)學(xué)科之間是存在聯(lián)系的，應(yīng)該將工程、科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)聯(lián)合在一起進(jìn)行分析，提高學(xué)生的綜合能力。將STEM教育和中學(xué)物理學(xué)科相結(jié)合，可以挖掘出物理學(xué)科中所包含的一系列社會(huì)、科學(xué)等知識(shí)。教育者基于該理念重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)課程資源的充分整合，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣和質(zhì)量。

二、STEM教育理念的概述

（一）STEM教育的概念

STEM屬于一種專業(yè)詞匯。20世紀(jì)80年代的美國(guó)出現(xiàn)一個(gè)詞匯SMET，強(qiáng)調(diào)四門單獨(dú)的學(xué)科，其中，S指的是科學(xué)，M指的是數(shù)學(xué)，E指的是工程，T指的是技術(shù)。2001年，美國(guó)又提出了一個(gè)新的詞匯，就是STEM，和之前的SMET有所不同，其更強(qiáng)調(diào)將這四門學(xué)科緊密結(jié)合到一起[1]。如，科學(xué)的目的在于對(duì)自然界的客觀規(guī)律進(jìn)行認(rèn)知，技術(shù)和工程則是在對(duì)自然規(guī)律充分了解的前提下對(duì)世界進(jìn)行改造，數(shù)學(xué)則是技術(shù)、工程這兩門學(xué)科非常重要的教學(xué)工具。由此可以看出，這四門學(xué)科之間是存在一定的關(guān)系的。將STEM運(yùn)用到初中物理課堂中，就是將這四門學(xué)科作為一個(gè)整體，引導(dǎo)學(xué)生去探究問(wèn)題，解決問(wèn)題，不斷發(fā)展學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新理念。

（二）STEM教育理念的特點(diǎn)

STEM教育理念具有三大特點(diǎn)。第一是跨學(xué)科特點(diǎn)。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)將四門不同的學(xué)科融入一門學(xué)科的教學(xué)中，打破傳統(tǒng)的學(xué)科之間的界限，利用不同學(xué)科解決很多問(wèn)題，對(duì)提高學(xué)生的物理探究能力具有重要的意義。第二是體驗(yàn)性特點(diǎn)。在中學(xué)物理課程中融入STEM，教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)生活化的情境，讓學(xué)生了解課本和生活之間存在的聯(lián)系，使學(xué)生參與并解決問(wèn)題。無(wú)論是問(wèn)題的提出、解決還是驗(yàn)證，學(xué)生均可以獲得體驗(yàn)。第三個(gè)特點(diǎn)是具有設(shè)計(jì)性。STEM教育理念的核心特點(diǎn)是設(shè)計(jì)性，教師通常會(huì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)某一個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的構(gòu)建，提高學(xué)生的綜合能力。

（三）STEM教育理念應(yīng)用的原則

首先需要遵循關(guān)聯(lián)性原則。在初中物理課堂中應(yīng)用STEM教育理念，需要體現(xiàn)出關(guān)聯(lián)性原則。教師在課前基于所需要教學(xué)的內(nèi)容，合理地將STEM教育理念中各門有關(guān)聯(lián)的學(xué)科融入教學(xué)活動(dòng)中，能夠幫助學(xué)生理解復(fù)雜的問(wèn)題，提高某種技能或者綜合能力。其次是情境性原則。教師在課堂中創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生的想象，提高學(xué)生的興趣，這樣的課堂符合學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)律，能夠使學(xué)生在情境中進(jìn)行一系列探究活動(dòng)，發(fā)揮出STEM教育理念的真正作用。再次是開(kāi)放性原則。該原則主要體現(xiàn)為課堂的開(kāi)放性。學(xué)生在教師的引導(dǎo)之下，將已經(jīng)學(xué)過(guò)的多學(xué)科知識(shí)運(yùn)用到具體問(wèn)題的解決中;教師通過(guò)設(shè)置開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)或者活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，使學(xué)生在動(dòng)手、實(shí)驗(yàn)、充分思考的過(guò)程中發(fā)展創(chuàng)新思維。

三、STEM教育理念在初中物理教學(xué)中應(yīng)用的意義

（一）有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)初中物理學(xué)習(xí)的興趣

初中物理是一門非?；A(chǔ)且重要的學(xué)科，具有抽象性與探究性。在傳統(tǒng)課堂中，物理教師所采用的教學(xué)方法是以課本為主進(jìn)行講述的方式。在這種模式下，學(xué)生對(duì)物理這門課程的學(xué)習(xí)興趣不高。融入STEM教育理念后，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生主動(dòng)地對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探究。這是對(duì)傳統(tǒng)課堂的徹底轉(zhuǎn)變，也確立了學(xué)生在課堂中的主體地位。在無(wú)形中，學(xué)生的注意力就會(huì)被吸引到物理課堂中，學(xué)習(xí)興趣也會(huì)得到激發(fā)。

（二）有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究與創(chuàng)新精神

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)開(kāi)放性原則。教師可以設(shè)置開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生自主地參與到活動(dòng)中，利用所學(xué)習(xí)的各科知識(shí)進(jìn)行分析思考，從而提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的探究與創(chuàng)新能力[2]。

（三）有利于提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)

初中階段的物理除了要傳授學(xué)生基礎(chǔ)的物理知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的物理探究思維、科學(xué)精神與創(chuàng)新能力。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式下，學(xué)生以記憶知識(shí)為主，很難落實(shí)核心素養(yǎng)，和新課改所提出的教育理念不相符。融入STEM教育理念，需要遵循情境性、開(kāi)放性、關(guān)聯(lián)性等原則，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，能夠落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、基于STEM教育理念探究初中物理教學(xué)策略

（一）基于技術(shù)理念創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)初中生對(duì)物理課程學(xué)習(xí)的興趣

STEM教育理念中的T指的是技術(shù)（Technology）。當(dāng)今社會(huì)，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面。教育領(lǐng)域也融入了多媒體、互動(dòng)白板等技術(shù)。教材中的文字枯燥無(wú)味，物理教師要利用信息技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情境，激起學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。

如“力”這一課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，且力的作用是相互的，可以改變物體的形狀。在課堂開(kāi)始之前，為了讓學(xué)生了解物理知識(shí)和學(xué)生的生活是息息相關(guān)的，教師可以利用信息技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)建生活中常見(jiàn)的“力”的情景，讓學(xué)生了解力的作用，如拔河比賽、掰手腕、人工推車挖土等，借助生活中的案例引導(dǎo)學(xué)生思考什么是力、力的基本特征;也可以讓學(xué)生在課堂中演示掰手腕。運(yùn)用這種教學(xué)方式，可以激起學(xué)生對(duì)物理課程探究的興趣，優(yōu)化課堂教學(xué)質(zhì)量。

（二）基于數(shù)學(xué)理念和問(wèn)題引導(dǎo)的結(jié)合，突破重難點(diǎn)知識(shí)

STEM教育理念中的M指的是Math，即數(shù)學(xué)。物理和數(shù)學(xué)的聯(lián)系是非常緊密的。物理除了要求學(xué)生能夠探究一些科學(xué)的現(xiàn)象，還需要利用所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行計(jì)算。在初中物理課程中，教師要善于將問(wèn)題引導(dǎo)和數(shù)學(xué)理念相結(jié)合，引發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生突破在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的一系列重難點(diǎn)知識(shí)。

如“摩擦力”這一內(nèi)容是初中物理學(xué)科的重點(diǎn)。該課需要學(xué)生掌握生活中的摩擦現(xiàn)象與摩擦力的相關(guān)概念，了解如何增大或者減小摩擦，根據(jù)基本的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況計(jì)算出摩擦力的大小。通常情況下，學(xué)生需要先區(qū)分出何種摩擦力的種類，然后利用不同的摩擦力知識(shí)進(jìn)行計(jì)算。因此，在該課中，教師需要圍繞三個(gè)重點(diǎn)提出問(wèn)題。第一，摩擦力有幾種形式？第二，如何對(duì)摩擦力進(jìn)行受力分析？第三，融入特定的數(shù)值，如何將各類摩擦力計(jì)算出來(lái)？教師將數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)思維與理念融入物理課程中，讓學(xué)生以小組合作的方式對(duì)各類問(wèn)題進(jìn)行分析和探討，能夠逐步挖掘出摩擦力的核心知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力。

（三）基于科學(xué)理念創(chuàng)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課堂，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神

物理學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，該門學(xué)科是建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上的。無(wú)論是現(xiàn)象還是數(shù)據(jù)的計(jì)算都不是憑空捏造的，而是存在一定的科學(xué)的依據(jù)的。因此，將物理這門學(xué)科與STEM教育理念中的Science（科學(xué)）融合在一起就顯得尤其有必要。在初中物理課堂中，實(shí)驗(yàn)是非常基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和探究不僅能夠體現(xiàn)出科學(xué)性，而且可以培養(yǎng)初中生的物理探究精神。

如在學(xué)習(xí)“物體的沉浮條件與應(yīng)用”這節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)關(guān)于浮力與阿基米德的相關(guān)知識(shí)，了解浮力的產(chǎn)生存在一定的原因，且有大小。在這節(jié)課中，則需要探究物體沉浮的條件及其在日常生活中的應(yīng)用。教師在課堂中可以設(shè)置這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生思考：準(zhǔn)備三個(gè)乒乓球，分別裝滿橡皮泥，裝部分橡皮泥和不裝橡皮泥，將其放入水中，讓學(xué)生先思考可能會(huì)出現(xiàn)什么。此時(shí)學(xué)生的結(jié)論不一。隨后教師將這三個(gè)乒乓球放入水中，學(xué)生看到了具體的沉浮狀況。教師接著引導(dǎo)學(xué)生思考：這三個(gè)乒乓球究竟有何不同呢？學(xué)生通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)重力不同，繼而總結(jié)出改變物體沉浮條件的一大因素——重力。教師基于科學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考和探究，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神具有重要的意義。

（四）基于工程理念創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)，提升學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)

初中物理課程中包含著很多與工程理念相關(guān)的知識(shí)，比如“力”“壓強(qiáng)”“簡(jiǎn)單機(jī)械”等，因此，將工程理念融入物理學(xué)科中具有一定的實(shí)踐意義。

如在“質(zhì)量與密度”這一課中，教師讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識(shí)，基于工程設(shè)計(jì)流程，制作簡(jiǎn)易的密度計(jì)。該任務(wù)需要小組合作，有的學(xué)生通過(guò)將雞蛋放入水中并在水中不斷放鹽讓雞蛋漂浮的實(shí)驗(yàn)判斷液體的密度。接著，各個(gè)小組開(kāi)始根據(jù)自身的想象設(shè)計(jì)方案，并畫出簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)圖。但是在實(shí)際操作環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如無(wú)法調(diào)節(jié)重心，密封困難等。此時(shí)，教師要根據(jù)具體情況，適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生從工程師的角度去解決遇到的問(wèn)題。通過(guò)不斷地探索、合作，每個(gè)小組都制作出了密度計(jì)，并在班級(jí)中分享。該類教學(xué)活動(dòng)和工程理念相結(jié)合，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自信心，提高學(xué)生的綜合能力具有重要的作用。

五、結(jié)語(yǔ)

綜合上述分析可以發(fā)現(xiàn)，將STEM教育理念和初中物理教學(xué)進(jìn)行融合具有一定的必要性，符合初中物理這門課程的特性。具體在融入的過(guò)程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理選擇教學(xué)方法，確立學(xué)生主體地位，激發(fā)學(xué)生興趣，落實(shí)學(xué)生的初中物理核心素養(yǎng)，提高學(xué)生的初中物理學(xué)習(xí)能力。

【參考文獻(xiàn)】

羅玉梅.基于STEM教育理念的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略[J].科普童話，2020（06）：34.

孫松.基于STEM理念下的初中物理教學(xué)策略[J].試題與研究，2019（11）：102.