STEM SOS 模式下初中物理復習課教學研究
——以“壓強單元復習”為例

高春麗

（福州第四中學桔園洲中學，福建 福州 350008）

初中物理復習課可分為單元復習、階段復習及總復習，無論是哪種復習課，都是為了使學生能系統(tǒng)地掌握知識、充分構(gòu)建知識網(wǎng)絡、提高思維能力，同時對學習過程中存在的缺欠進行補缺補漏，進一步加強與鞏固重點知識，突破學習難點，提高應用物理知識解決實際問題的能力。

那么如何上好復習課？當前常用的復習課主要包含“知識梳理、典例解析、方法總結(jié)、變式訓練、反思提高”等環(huán)節(jié)。在知識梳理環(huán)節(jié)往往是炒冷飯、缺乏創(chuàng)新，而變式訓練與反思提高就是搞題海戰(zhàn)。這種復習課學生索然無味，既浪費時間，又加重學生學習負擔。那么如何激發(fā)學生的學習興趣，從而提高復習課的課堂效率呢？筆者依據(jù)初中學生的心理特點與初中物理的學科特點制定了基于STEM SOS 的復習課教學模式，并以此模式進行近兩年的實踐與研究，取得了很好的效果。現(xiàn)以“壓強”單元復習為例，做如下綜述。

一、STEM SOS 教學模式的內(nèi)涵

1.STEM 的含義

STEM 是科學、技術(shù)、工程和數(shù)學（Science，Techno logy，Engineering and Mathematics）的英文單詞首字母的縮寫。我們可以這樣來認識STEM：首先，STEM 是分科的，它代表著科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四門獨立的學科領(lǐng)域；其次，STEM 又是整合的，這或許是今天強調(diào)和重視STEM 時最為看重的；再次，STEM還是延伸和擴展的。所以STEM 教育就是結(jié)合科學、技術(shù)、工程、數(shù)學的跨領(lǐng)域綜合素質(zhì)教育。［1］我國于2017 年1 月頒布了新的《小學科學課程標準》被認為是“首次定義了中國版的STEM”。“新課標”對STEM 的解釋 為：科學（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）與數(shù)學（mathemetics）即STEM 是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學有機地融為一體，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。“新課標”對STEM 概念強調(diào)在于跨學科、項目制學習以及解決問題這三個特點，相比其他國家和以往的說法，新課標更強調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.STEM SOS 教學模式

其中SOS 是美國和諧公立學校開發(fā)的STEM 課程，他們將基于項目的學習法與研究式學習法結(jié)合起來，命名為“STEM 學生登臺秀（SOS）”，這種教學模式旨在以一種參與、有趣且高效的方式進行嚴謹?shù)慕虒W，提高學生協(xié)作能力和學習自主性，激勵學生取得成功。STEM SOS 模式的目標是“在PBL 項目擴展學生知識面的過程中，持續(xù)關(guān)注以學生為中心的規(guī)范教學方法”。［2］

3.與傳統(tǒng)復習課的比較

STEM SOS 與傳統(tǒng)復習課教學模式相比，教師將需要復習的知識點，置于實際場景中，并發(fā)布任務，學生通過思考，小組交流合作，制訂完成任務的方案，并通過登臺秀，將本小組的想法和觀點大膽地展示出來。最后通過所有小組共同討論形成共識。該模式更注重學生自主、合作、探究的學習。與傳統(tǒng)復習課教學方式相比，學生更能將知識和技能綜合運用到實際問題中，同時更有利于學生語言表達能力的培養(yǎng)及小組合作工作能力的養(yǎng)成教育，為孩子今后的發(fā)展打下比較堅實的基礎。

二、STEM SOS 教學模式下初中物理復習課課堂教學模式

基于STEM SOS 模式下初中物理復習課堂中教師組織學生選擇項目，指導學生通過探究解決實際問題，從而完成知識的回歸和整合，形成知識網(wǎng)絡，達到深化復習的效果。復習課中要不斷激發(fā)學生探索的興趣，加深、加強對知識的理解，同時要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新力，提高的學生的學習力。為了更有效地提高復習課的教學效率，筆者在汲取了上一個課題“基于STEM SOS 模式下的初中物理規(guī)律教學實踐與研究”的研究成果后，構(gòu)建了圖1 的基于STEM SOS 模式下初中物理復習課課堂教學模式。

圖1

1.教學目標的制定

不同學段、不同生情、不同學情就同一個課題能達成的最終結(jié)果是不同的，為了能充分提高課堂效率，就要制定適當?shù)慕虒W目標。目標不宜太低，太低了沒有挑戰(zhàn)性，也不利于教學成效的提高；太高了很難達成教學目標，結(jié)果不但會給教師自己造成挫折，而會給學生造成學習障礙。所以在制定教學目標時，應了解生情與學情，然后再結(jié)合課程標準的要求提出復習課的教學目標。

2.項目的制定與選擇

依據(jù)本單元塊需要復習的知識點，結(jié)合本學齡段學生的興趣點，選擇與之相匹配的項目。項目可以是解釋生活當中常見的現(xiàn)象、解決生活中遇到的問題或者對最新的科技探究。如在“物態(tài)變化”單元復習時，課題組成員中有的制定“如何實現(xiàn)人工降雨”為學習項目，有的制定了“不一樣料理（應用干冰制作美食）”。

3.提出需（想）要解決的問題

學生依據(jù)自己的項目提出需要解決的問題。如“如何實現(xiàn)人工降雨”，就得需要了解人工降雨經(jīng)歷哪些物態(tài)變化過程，這些物態(tài)變化過程各需要在什么環(huán)境與什么條件下才能實現(xiàn)。而“不一樣料理（應用干冰制作美食）”，就得需要了解干冰會發(fā)生哪些物態(tài)變化，這些物態(tài)變化的條件、現(xiàn)象與作用，同時還得知道想制作的料理需要的發(fā)生怎樣的物態(tài)變化。

4.通過解決問題，復習與鞏固知識

各小組的通過討論、分析與實踐，完成制定的任務。最后在匯報成果中，小組上臺展示成果，并講述完成項目的過程及理論依據(jù)，同時接受其他小組的提問。

三、STEM SOS 教學模式下初中物理復習課的路徑——以“壓強”單元復習為例

1.依據(jù)學情與生情制定復習課的教學目標

本節(jié)課是在學習了“壓強”這一單元后，設置的單元復習課，目的是為了讓學生形成“壓強”這一知識網(wǎng)絡，學會應用“壓強”知識解決生活、生產(chǎn)中存在的相關(guān)問題，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，提高學生語言表達能力及應用數(shù)學解決物理問題的能力。依據(jù)初二學生的心理特點、知識結(jié)構(gòu)特點和《義務教育物理課程標準（2011 年版）》，設置了如下教學目標：

通過復習，加強對壓強的理解，了解日常生活中增大和減小壓強的方法，會用壓強知識解決生活、生產(chǎn)實踐中的壓強問題；通過復習，加強對液體壓強特點的了解，學會應用液體壓強特點解決人類生活的相關(guān)問題；通過復習學會應用大氣壓強知識、流體壓強知識解決人類生活中的相關(guān)問題。［3］

2.創(chuàng)設情景，選擇適當?shù)捻椖?/p>

情景創(chuàng)設是否能引起學生的學習興趣、是否能激發(fā)學生探索的愿望，這是一節(jié)復習成功與否的關(guān)鍵。當下初中生對社會生活、體育運動、科技發(fā)展有極大的興趣與愛好，因而建議情景多以解決社會生活中存在的問題，提高體育運動成績，關(guān)注科技發(fā)展及成果為佳。故此本節(jié)課就以2020 年11 月10 日我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底10909m 為載體，通過視頻播放“奮斗者”運輸、下潛、回收的過程，由學生提出感興趣的問題（“奮斗者”在這一個過程中涉及的“壓強”知識）為研究項目（課件如圖2）。

圖2

3.提出需（想）要解決的問題

問題1：運輸“奮斗者”號時，如何選車？

問題2：為什么載人潛水器，下潛的深度受限？坐底馬里亞納海溝的“奮斗者”號受到海水的壓強、壓力多大？

問題3：“奮斗者”號外形設計有何特點？

4.通過解決問題，復習與鞏固所學知識

問題1：運輸“奮斗者”號時，如何選車？

學習環(huán)節(jié)：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習。

（3）分組討論，上臺匯報成果：

通過查閱資料，了解到“奮斗者”號的空載質(zhì)量為22 噸，從而計算得出：

①在水平面上時對水平面的壓力約為F=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N。

②每個輪胎在水平面上的與地面接觸面積約為250cm2，若是四輪貨車，則地面受力面積約為0.1m2，由p=F/S=2.2×106Pa，而普通路面能承受的最大壓強約為8×105Pa，車胎能承受的最大壓強約為3×105Pa 所以若用四輪貨車運載，會損壞路面、壓暴輪胎。

③依據(jù)p=F/S可知，在壓力一定時，可通過增大受力面積來減小壓強，所以要選擇輪胎寬且多的車。

（4）師生總結(jié)出固體壓強的計算方法與簡答題的解題格式。

問題2：為什么載人潛水器，下潛的深度受限？坐底馬里亞納海溝的“奮斗者”號受到海水的壓強、壓力多大？

學習環(huán)節(jié)：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習。

（3）分組學習，上臺匯報成果。

通過查閱資料獲得“奮斗者”號坐底深度為10909m，載人艙的觀察窗面積約為75cm2，載人球艙的艙體等效受力面積約為觀察窗的1000 倍，海水密度約為1×103kg/m3。然后分析與計算得出：

①由p=ρgh可知，液體密度和g不變的情況下，深度越深，液體壓強越大。對載人潛水器的材料結(jié)構(gòu)要求就越高。所以潛水器下潛的深度會受限。

②p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.1×107Pa，又F=pS=1.1×107Pa×0.0075m2=8.25×104N，所以觀察窗承載壓力約為8.25×104N，載人球艙承載壓力約為8.25×107N。

（4）師生總結(jié)出液體壓強的計算方法，同時鞏固簡答題的解題格式。

（5）師提出“氣體壓強有什么特點呢？”，接著學生自主復習，并去發(fā)現(xiàn)“奮斗者”號艙內(nèi)的儀表盤上的數(shù)據(jù)。

問題3：“奮斗者”號外形設計有何特點？

學習環(huán)節(jié)：

（1）生分組討論。

（2）分組自主復習“流體壓強的特點”。

（3）學生觀察圖3 中“奮斗者”號的外形，查閱資料，上臺匯報成果。

圖3

生：通過認真觀察，發(fā)現(xiàn)“奮斗者”號上平下凸，當海水流過，海水經(jīng)過其上方的路程更短，流速更快，由于流體流速越大壓強越小，從下面產(chǎn)生一個向上的壓力差，方便“奮斗者”號上浮。

5.畫出思維導圖，構(gòu)建知識網(wǎng)絡（如圖4）

圖4

6.課后配套鞏固練習

（1）如圖5 所示，甲乙丙三個質(zhì)量相等、底面積相同的容器內(nèi)裝有相同深度的水，試判斷：各容器底部對地面的壓強關(guān)系。

圖5

（2）如上圖所示，甲乙丙三個質(zhì)量相等、底面積相同的容器內(nèi)裝有相同深度的水，試判斷：各容器底部受到的壓力與容器內(nèi)水的重力的關(guān)系。

（3）為什么深海魚類在打撈上岸前都已死亡？

（4）如何將茶壺中的茶水倒出？請解釋原因。

（5）嚴禁到未名水域游泳，請用所學的壓強知識解釋。

五、教后反思

教學是教與學的結(jié)合，是不可分割的，教學中學生是主角，教師是編導是場外指導。傳統(tǒng)復習課教師多講，學生多練，枯燥且單一，課堂學習效率低下，學生沒有學習興趣。而項目式學習，不僅可以讓學生在解決問題中復習到舊知識，還可以構(gòu)建知識網(wǎng)絡，提高應用物理知識解決問題的能力，真正做“減負增效”。

1.在教學的設計中重視生情與學情，以學生的興趣點為起始站，以如何讓學生在快樂中學習為教學設計的主要思路。項目的選擇既要注重知識，又要注重學生；選擇合適的項目是教學成功與否的重要因素。

2.小組項目學習中，小組的組成與分工是教學成功與否的關(guān)鍵。小組中要有領(lǐng)導力十足的同學，要有樂于幫助同學提升的“好人”，要有動手能力強的“工人”，要有邏輯思維能力強的“強人”。

3.教學過程中教師角色的定位十分關(guān)鍵。教師是導師，不是領(lǐng)導，切不可插手學生的小組討論，要學會聽；教師是小組學習的場外“百度全科”，在學生遇到知識難點時，進行實時的講解；教師還是項目的總監(jiān)，在項目偏離方法時給予校正。

4.項目成果匯報中，教師要有所選擇。課堂的時間是有限的，不可能讓每個小組都上臺匯報，因此要依據(jù)教學目標，選擇合適的小組上臺展示；對于未得到展示的小組要在課后布置他們進一步完善，然后做成書面作業(yè)，供各小組學習。