STEM教育引領下的初中物理教學策略
——以“浮力”一課為例

王瑞剛

（甘肅省莊浪縣水洛中學）

相較于傳統的教學模式，STEM教育表現出了更強的跨學科、綜合性和互動性特點，融合了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四個模塊，教師可以靈活選擇教學切入點，創新物理教學方法。STEM教育是對現有教學方法的重新調整，也為學生提供了更多的選擇機會。下面以人教版《義務教育教科書·物理》八年級下冊“浮力”一課為例，探討STEM教育引領下的初中物理教學策略。

一、STEM教育的育人優勢

1.綜合化教學，全面育人

在課程改革背景下，教師必須設計集能力訓練、思維訓練于一體的物理教學新模式，改變學生的物理學習流程。以往的物理教學過于重視對于物理知識的應用，而忽視了學生學習能力和物理核心素養的開發。STEM教育的應用填補了這一空白，借由多板塊的教學機制，越來越多的學科知識和物理活動出現在課堂上，使學生能夠在學習、分享的過程中掌握物理學習方法。配合STEM教育，理論探究、實踐互動、課外延伸等板塊都能在初中物理課堂中發揮出價值，學生將從新的角度認識、學習物理知識。

2.開放式授課，自由發揮

初中物理教學以幫助學生掌握物理知識、鍛煉學生科學思維、形成物理基本觀念為教學目標，重視學生物理技能與學習能力的開發和訓練，以物理互動、教學交流為基本出發點。但是在“灌輸式”教學的影響下，大部分學生只能從教師和教材中獲取物理知識，缺乏自主學習的機會。一些物理概念、定理和答案甚至完全來自于教師的講解，導致學生難以利用生活素材和主觀能動性去解決相關問題。STEM教育將教學活動分為多個板塊，在指導學生學習的過程中進一步保障了教學工作的開放性和互動性特點，為學生提供了交流和感知的機會。

二、STEM教育下的初中物理教學

1.借助STEM教育呈現物理現象，激發學習興趣

興趣是最好的老師。對于初中生來說，其是否愿意參與教學活動，是否愿意主動圍繞教學知識點發起探究，這一系列問題都要依靠學生的“興趣”來回答。STEM教育將直觀的物理現象以實驗為載體呈現在課堂上，在對重量、質量等關鍵物理因素進行分析的同時，依靠數學元素幫助學生掌握物理知識的內在聯系，發展學生的科學思維。通過STEM教育實施教學工作，能夠讓學生在直觀觀察物理現象的同時掌握物理知識，依靠STEM教育解讀物理現象中蘊含的物理原理，從而啟發學生的物理核心素養。

例如，在教學“浮力”一課時，教師可以嘗試配合STEM教育創新物理教學方法，用“科學”模塊來吸引學生的注意力。以“浮起來了”為主題在課堂上開展討論活動，與學生探究鐵板、鐵碗、塑料板、木棒等物品，哪些能夠浮在水面上？在設計問題之后，教師與學生進行大膽假設并開展實驗，記錄物體的沉與浮的情況：鐵板、木棒沉入水中；鐵碗、塑料板浮在水面上。隨后設計互動問題：物體能夠浮在水面上，受到了哪些因素的影響？在交流的過程中，提出浮力的概念。部分學生則會結合生活現象提出新的問題：鐵板與鐵碗都屬于鐵，但在質量相同的情況下，鐵碗依舊能夠浮在水面上，這是為什么？科學意識逐漸覺醒，使學生主動去猜測影響浮力的因素。部分學生認為，物體的沉浮受到物體質量的影響，質量大的物體無法浮在水面上；部分學生則認為，物體的沉浮受到物體形狀的影響，能夠排開液體的物體能夠浮在水面上。此時，物理教學變成了對“影響浮力的因素”的探究，學生的學習積極性被充分調動起來。在STEM教育下，物理教學回歸本質，通過物理現象來展示科學原理，讓學生感受科學的獨特魅力，引發學習欲望。

2.借助STEM教育開展探究活動，掌握物理知識

STEM教育以開放、綜合、科學為基本的教學要求，將不同的教學模塊整合在學科教學中，鼓勵學生進行自由選擇，并逐步發展學生的科學素養。針對STEM教育的定位，教師要嘗試構建以學生為主體的教學模式，積極調動學生物理學習的積極性。教師可以設計探究式教學活動，要求學生在提出問題的同時，嘗試探究物理知識，優化物理教學。

例如，在教學“浮力”一課時，教師可以將科學、技術、工程、數學等各個模塊拆分開來，組織教學活動。在探究“影響浮力的因素”時，教師可以要求學生獨立設計探究實驗，根據自己已經掌握的物理知識設計實驗方案。學生準備了質量相同的鐵板、鐵塊和形狀相同的木塊、鐵塊。將三種實驗材料分別投入到水中，記錄物體的沉浮現象，做出實驗假設。

現象1木塊浮在水面上，鐵塊沉入水中，物體受到的浮力與物體的質量有關；

現象2：鐵板浮在水面上，鐵塊沉入水中，物體受到的浮力與物體與水接觸的面積有關。

在設計實驗方案的過程中，教師不對學生的實驗過程進行干預，而是鼓勵學生結合生活經驗進行科學分析，依靠稱量、實驗的過程記錄不同物體的沉浮。首先，設計科學實驗，記錄物體的沉浮狀態。其次，基于科學視角做出假設：物體的沉浮與物體本身的質量有關、物體的沉浮與物體與液體接觸的表面積有關。依靠STEM教育啟發學生的科學思維。隨后，通過實踐活動鍛煉學生的物理實踐技能：測量鐵板與鐵塊排開水的體積，對比它們排開水的體積的差異，證明浮力的大小與排開水的體積有關。在互動之后，圍繞著物理知識展開深度探究，依靠環環相扣的教學模式推動STEM教育的落實。

3.借助STEM教育延伸教學范圍，積極開展互動

為了幫助學生掌握物理知識，教師需要結合教學要求開展物理活動，調動學生的學習積極性。但以物理理論為核心的活動方案難以滿足學生的學習需求，利用STEM教育調整活動計劃，有助于學生激發主動探究的學習熱情，充分滿足學生的物理學習需求。在STEM教育的引導下延伸教學范圍，能夠為學生帶來全新的學習體驗。

例如，在教學“浮力”一課時，在探究了“被排開液體的體積影響浮力的大小”后，教師可以利用木板與鐵皮繼續開展物理實驗。要求學生借助STEM教育獨立開展實驗，通過調整變量來設計實驗方案。在證明了浮力與物體與液體之間的接觸面積有關之后，繼續引入新的探究問題，延伸教學范圍：在世界上有一個內陸湖，名為“死海”，其含鹽量極高，密度大，不會游泳的人也可以浮在水面上；但在普通的湖泊中，人卻會沉入水中，這是為什么？配合STEM教育，教師開展課外物理實驗活動：為學生準備自來水、鹽水、酒精等材料，在開展實驗之前記錄各種材料的用量，并測量液體的密度。在表格中記錄不同液體的密度，利用質量為20 g的微型木板進行實驗，觀察其沉浮狀態，從而得出影響浮力大小的關鍵因素：液體的密度也會影響物體的沉浮。在初中物理教學中，教師要利用STEM教育引導學生主動挖掘物理知識，從科學現象入手延伸教學范圍，提升學生的物理探究技能。

綜合“浮力”一課的教學活動來看，STEM教育能夠在教學活動中發揮出一定的育人價值。根據教學要求，教師可以嘗試從不同的角度應用STEM教育，或是對科學、技術、工程、數學等板塊進行拆分應用，或是利用STEM教育鍛煉學生的物理思維。從不同的角度開發STEM教育的價值，能夠幫助學生重新認識物理教學活動。