基于STEM項目模式的初中科學實驗教學研究

馮晶晶

摘要：初中科學實驗教學的核心是培養中學生的獨立探索能力、實驗操作能力以及解決問題的能力。STEM的教學理念與初中科學實驗的教學目標相契合。它不僅可以培養學生的科學意識，問題意識，而且可以有效地提高學生的科學實驗學習能力和實踐能力，為培養學生的科學素養提供了良好的保證。本文就STEM概念在初中科學實驗教學中的應用進行了實際探討。

關鍵詞：STEM;科學實驗教學;初中

科學實驗教學具有一定的樂趣性，中學生的好奇心得以滿足，這也是科學這門學科獨特的優勢。但是要想將科學實驗教學打造成高效課堂，中學生的動手能力也需提升，學會應用科學知識解釋實驗的操作步驟。初中階段科學實驗教學采用“滿堂灌”的授課方式，如何強化中學生自主操作以及動手能力是急需解決的問題。教師善于借助STEM理念以及實驗本身所具有的優勢，將二者結合在一起可解決上述問題，激發中學生對科學實驗的興趣，提升初中科學教學的效率。

一、基于STEM理念合理設計教學內容

科學教學的重要內容包括科學實驗。它的教學內容包括設計實驗計劃以及實際操作，并不是所有科學實驗都適用STEM教育理念。此外，STEM教學理念是由“項目”“問題”或是“任務”構成的。因此，將STEM項目模式應用于科學實驗教學，教師還應結合學術條件，學生的學科知識和實踐能力。設計出適合中學生進行科學實驗內容，以此來踐行STEM的教學理念。

譬如，在“模擬泥石流”實驗教學中，教師可為中學生設計以下的實驗內容，首先，實驗教學導入，可以以甘肅省舟曲縣城特大泥石流導入“模擬泥石流”實驗，可使中學生積極思考影響泥石流形成的因素有哪些？增強了學生對科學實驗的參與。其次，進行實驗設計。讓中學生與實驗要求相結合設計出相應的“模擬泥石流”實驗步驟。在此過程中，旨在指導以及激勵中學生應用不同的思維方式以及科學方法來設計科學實驗。最后，驗證和共享。組織學生完成相關的“模擬泥石流”實驗設計和驗證后，教師鼓勵中學生利用課前收集的學科知識以及相關實驗數據以小組的形式來驗證以及共享實驗結果。

二、基于STEM理念合理設計教學流程

STEM教育理念強調基于不同學科之間的綜合視角進行教學，這涉及相對多的學科和知識內容。因此，在科學實驗教學中，教師必須合理設計STEM過程。在設計過程中，他們還必須充分考慮如何通過整合各種學科以及解決項目或解決實際問題的過程來激發學生的學習興趣。從而達到培養目的，提高學生的科學實踐能力，創新能力和科學素養。因此，在進行STEM教育理念下的科學實驗教學時，教師必須合理設計相應的教學過程。

譬如，在“模擬潛水艇實驗”實驗教學中使用了以下過程：過程1：情境整合：創設相應的情景，讓中學生進行思考以及探索“下沉漂浮”在水中的基本原理。流程2：基于問題以及項目的學習向中學生提問：為什么成千上萬的航母可以安全地在海上航行？為什么數萬噸的潛水艇在水中自由漂浮？他們是如何做到的呢？步驟3：將研究問題或項目分組（開放式教學，以開發學生的探索潛力）：首先，引導中學生以小組的形式，討論航空母艦為何能夠安全航行水域以及潛艇為何能夠自由漂浮。第二是設計，并傳達自己的“模擬潛艇下沉和漂浮實驗”設計方案。流程4：核心學科知識的構建：如何利用生活中的現有知識和現有材料完成“潛艇自由沉沒和漂浮”實驗。流程5：整合實驗內容以及實驗計劃：完成實驗計劃的設計和材料的收集;創造可以自由下沉和漂浮的“潛艇”，并進行獨立的相關實驗。將STEM項目模式應用于初中科學實驗教學中，可凸現科學實驗的實用性以及綜合性。

三、基于STEM理念明確實驗教學目的

雖然初中科學實驗教學涉及的知識比較寬泛，但是具體操作起來較為容易，教師應基于STEM教學理念闡明科學實驗教學的目標，使學生可以清楚地定義實驗的目的。只有如此才能真正提高實驗設計的有效性和合理性。

譬如，在“酒精與水的混合”科學實驗教學中，教師首先明確實驗教學的目標。既是通過此實驗知道分子間存在空隙，中學生往一端封閉的細徑玻璃管內注入近一半的清水，再沿內壁管緩緩注入酒精，使酒精上液面距管口約5厘米，并標記出酒精上液面的位置，用手指將細徑玻璃管口封住，反復顛倒細徑玻璃管數次，使水與酒精充分混合，再觀察混合后的液體距管口的距離有什么變化，通過實驗可以表明清水與酒精混合后的體積小于未混合后的體積，最終得到分子間存在空隙的結論。

四、結語

綜上所述，為了將STEM項目模式應用初中科學實驗教學中，教師必須與中學生現有的知識水平相結合。同時，教師還應基于STEM教育理念明確教學過程、教學目標、教學內容以及營造良好學習氛圍。在提升科學實驗的實用性同時，中學生也可將學到科學知識應用于實驗中，在提升科學實驗教學效率的同時，還可不斷提升中學生的科學素養。

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