探究，整合，實(shí)踐：基于STEM教育的初中物理概念教學(xué)探索

蔡建均

摘要：物理概念屬于初中物理教學(xué)時(shí)很重要的一部分內(nèi)容，既屬于物理基礎(chǔ)知識(shí)的關(guān)鍵構(gòu)成內(nèi)容，也是構(gòu)成物理公式物理規(guī)律的基礎(chǔ)。本文以初中物理概念教學(xué)為切入點(diǎn)，立足STEM教育視角，進(jìn)一步探究新的教學(xué)策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：STEM教育;初中物理;概念教學(xué)

STEM教育主要融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科內(nèi)容，如果將此種教育理念應(yīng)用在初中物理教學(xué)過程中，則要求教師能夠創(chuàng)新既往時(shí)期的教育方法，構(gòu)建真實(shí)生活情境，把知識(shí)轉(zhuǎn)化成趣味項(xiàng)目或問題，促進(jìn)學(xué)生深層次思考，令學(xué)生在自主整合資源以及探究實(shí)踐過程中感受到應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際物理問題的快樂，維持學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力，將學(xué)生培養(yǎng)成創(chuàng)新型綜合人才。

一、探究：設(shè)置精細(xì)活動(dòng)探究物理規(guī)律

精細(xì)化物理教學(xué)活動(dòng)，能夠令學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中高度重視物理學(xué)科探究時(shí)的細(xì)節(jié)，探尋全新的物理規(guī)律。因此，教師在教學(xué)過程中，就要依托精細(xì)化活動(dòng)令學(xué)生深層次探究物理內(nèi)容。在講解《怎樣認(rèn)識(shí)力》和《怎樣測(cè)量和表示力》時(shí)，提到“力”及“彈力”知識(shí)時(shí)，教師就可以設(shè)置一些體驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，了解物理概念，并且遷移物理知識(shí)。具體實(shí)踐時(shí)，教師可以設(shè)置下面三個(gè)活動(dòng)。一是要求學(xué)生依托生活中隨手取材的各種實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)合彈簧、直尺、氣球，橡皮泥以及握力圈對(duì)其施加力，感受不同物體受力時(shí)出現(xiàn)的變化情況。二是要求學(xué)生能夠再次增加關(guān)于握力圈的外力。三是進(jìn)一步探究彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度和外力間存在著怎樣的關(guān)系。學(xué)生在探究活動(dòng)一任務(wù)時(shí)，能夠進(jìn)一步感受到物體受力作用，物體形狀出現(xiàn)了改變，感受到力作用效果會(huì)導(dǎo)致物體發(fā)生形變。由教師向?qū)W生提問，如果撤去了外力，物體會(huì)發(fā)生怎樣的改變呢？是否還會(huì)出現(xiàn)形變的現(xiàn)象？能否將依舊會(huì)發(fā)生形變的物體做分類呢？在學(xué)生親力親為實(shí)驗(yàn)過程中，即可進(jìn)一步感受彈性形變和塑性形變，了解物體形變程度和所受的外力間有一定關(guān)系，這便可以為后期探究彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度以及外力間存在的關(guān)系奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而在設(shè)置活動(dòng)二時(shí)，學(xué)生使用較大的力氣壓握力圈，教師與學(xué)生互動(dòng)分享壓握力圈時(shí)的感受，學(xué)生便可在這一過程中了解到彈力的含義。學(xué)生手對(duì)握力圈的彈力，主要由手發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生。如果力發(fā)生了改變，形變也會(huì)發(fā)生變化，這極有利于學(xué)生進(jìn)一步了解彈力概念，解決彈力概念理解難點(diǎn)。在探究活動(dòng)三任務(wù)時(shí)，學(xué)生通過自行猜想、假設(shè)，設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)方案，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，這一過程中學(xué)生關(guān)于力和彈力的物理概念，有了深刻認(rèn)知。

二、整合：跨學(xué)科整合知識(shí)及制作作品

在學(xué)習(xí)過程中，由于學(xué)生通過前期探究，已經(jīng)進(jìn)一步了解了彈力、力和彈性形變、外力等有關(guān)知識(shí)，在后期學(xué)習(xí)時(shí)即可將這些內(nèi)容加以整合。學(xué)生綜合使用化學(xué)課知識(shí)制作相關(guān)的作品，并且提高作品的質(zhì)量，可以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生精益求精的科學(xué)精神，令其在探究以及整合知識(shí)過程中，進(jìn)一步了解知識(shí)與知識(shí)間的內(nèi)在關(guān)系，鼓勵(lì)學(xué)生綜合使用不同知識(shí)以及訓(xùn)練方法創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)器材，完成實(shí)驗(yàn)器材制作任務(wù)。在學(xué)生跨學(xué)科整合知識(shí)后，可以順利地制作模型，建構(gòu)模型以及改進(jìn)模型。比如，由教師創(chuàng)建問題情境，提出要研究的問題，學(xué)生通過小組研究相關(guān)器材模型，收集有關(guān)技術(shù)以及數(shù)據(jù)，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)制作器材毛坯，學(xué)生小組成員互相交流，改進(jìn)制作作品，最終形成成品。這一過程中，教師可以為學(xué)生準(zhǔn)備測(cè)量力的大小裝置要，求學(xué)生找到其中存在的不足，教師結(jié)合學(xué)生的反饋，進(jìn)一步為學(xué)生演示如何改進(jìn)裝置，提高裝置的效率和應(yīng)用作用。在教師演示后，令學(xué)生自行嘗試動(dòng)手改進(jìn)裝置，制作出完美物理實(shí)驗(yàn)作品，并且邀請(qǐng)學(xué)生分享制作心得，這樣即可令學(xué)生將知識(shí)與知識(shí)間進(jìn)行遷移，通過所學(xué)的內(nèi)容延伸更多問題，提高物理學(xué)科學(xué)習(xí)效果，不斷提升其解決物理問題的實(shí)力。

三、實(shí)踐：情境實(shí)踐深化概念知識(shí)

教學(xué)時(shí)，教師為學(xué)生列舉不同的生活現(xiàn)象，比如小狗拉雪橇以及運(yùn)動(dòng)員舉杠鈴，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活中常見的現(xiàn)象，進(jìn)一步總結(jié)運(yùn)動(dòng)員做出“舉”這個(gè)動(dòng)作關(guān)于杠鈴產(chǎn)生的力，而小狗通過“拉”的動(dòng)作可以對(duì)雪橇產(chǎn)生力，這樣即可突破學(xué)生關(guān)于力有關(guān)知識(shí)的認(rèn)知局限性。教師結(jié)合學(xué)生的具體情況，適當(dāng)?shù)叵蚱鋻伋鰡栴}，比如“如果我們的肌肉變得異常緊張，是不是會(huì)發(fā)生力呢？難道只有人以及動(dòng)物才能產(chǎn)生力的作用嗎？”，邀請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并且舉例回答教師提出的問題，這樣即可幫助學(xué)生進(jìn)一步深化有關(guān)力的概念。如，學(xué)生做拍巴掌的實(shí)踐，令其意識(shí)到了產(chǎn)生力的作用時(shí)，需要有幾個(gè)物體同時(shí)存在，而在用手拍桌子實(shí)踐時(shí)，又可進(jìn)一步了解施力物體以及受力物體，促使學(xué)生真正了解力概念的本質(zhì)特征，并且適當(dāng)?shù)耐庋痈拍?，為后期解決物理習(xí)題做好鋪墊。

四、結(jié)語

綜上所述，STEM教育理念指引下，初中物理概念教學(xué)時(shí)更重視幫助學(xué)生建構(gòu)概念。結(jié)合實(shí)踐探究等活動(dòng)，令學(xué)生整合相關(guān)知識(shí)并，且把所學(xué)的知識(shí)學(xué)以致用，感受物理知識(shí)實(shí)用性，逐步提高學(xué)生高階能力，豐富其物理學(xué)科素養(yǎng)。

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