基于STEM 教育的初中物理概念教學(xué)探索

王海兵

（南通市通州區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)，江蘇 南通 226300）

0 引言

物理概念是物理知識(shí)的核心，是學(xué)生認(rèn)識(shí)物理世界、探究物理現(xiàn)象的起點(diǎn)。初中物理教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，利用STEM 教育理念指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)讓學(xué)生動(dòng)手操作、觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、歸納總結(jié)、知識(shí)應(yīng)用等方式，促使學(xué)生對(duì)物理概念形成更加深刻的理解。本文結(jié)合初中物理概念教學(xué)實(shí)踐，探討了基于STEM 教育理念下的初中物理概念教學(xué)策略，旨在提高初中物理課堂教學(xué)效果。

1 STEM 教學(xué)理念的概述

STEM 教育是一種融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的綜合教育，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科教學(xué)。并且以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為宗旨，注重培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新能力，是一種綜合性的教育理念。STEM 教學(xué)理念在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，可以為學(xué)生提供一個(gè)良好的物理學(xué)習(xí)平臺(tái)。首先，STEM 教學(xué)理念有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣和熱情。教師可以將物理學(xué)科與生活實(shí)際結(jié)合起來(lái)，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、生活化，使學(xué)生對(duì)物理概念有更深刻的認(rèn)識(shí)，并提高他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。其次，STEM 教學(xué)理念可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新能力。在初中物理概念教學(xué)中運(yùn)用STEM 教育理念，可以讓學(xué)生了解到不同物理概念之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，并結(jié)合實(shí)際生活情境進(jìn)行應(yīng)用，從而提升學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1]。最后，STEM 教學(xué)理念有利于幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)思維方式。教師在初中物理概念教學(xué)中引入STEM 教育理念，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、敢于創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)合作等科學(xué)素養(yǎng)。

2 基于STEM 下開(kāi)展初中物理教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)知識(shí)、技能、素養(yǎng)的融合，將學(xué)科教學(xué)與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合，將理論知識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)緊密結(jié)合，有助于學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展。在初中物理概念教學(xué)中引入STEM 教育理念，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的理解和掌握。

2.1 有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

STEM 教育理念下開(kāi)展初中物理概念教學(xué)，有助于引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀念和科學(xué)態(tài)度，并增強(qiáng)其社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生對(duì)物理概念理解不透徹、記憶不牢固。在STEM 教育理念下，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，讓他們?cè)趯?shí)踐中鞏固物理概念。

2.2 有利于提升教學(xué)質(zhì)量

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師只重視物理概念教學(xué)，而忽視了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)。STEM 教育理念下開(kāi)展初中物理概念教學(xué)可以豐富物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)形式、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。STEM 教育將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相互融合，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用不同學(xué)科的知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題。在初中物理教學(xué)中，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)踐性的項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)，將所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中，培養(yǎng)綜合性的學(xué)習(xí)能力。此外，通過(guò)采用STEM 教育理念，初中物理教學(xué)可以更加貼近實(shí)際、有趣有用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量[2]。

2.3 初中物理教學(xué)存在的問(wèn)題分析

近年來(lái)，隨著我國(guó)教育改革的不斷深化，STEM 教育逐漸成為一種全新的教育理念和教學(xué)模式。但是在初中物理教學(xué)中，受傳統(tǒng)教學(xué)觀念、教育理念的影響，教師仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行物理概念教學(xué)，這種教學(xué)方式缺乏趣味性和多樣性，容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒。尤其是在當(dāng)前信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，很多教師開(kāi)始利用多媒體設(shè)備輔助教學(xué)，但是受學(xué)生年齡特征、認(rèn)知水平的影響，許多教師仍然采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行物理概念教學(xué)，這就導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不理想。同時(shí)，教師在講解物理概念時(shí)，往往是將知識(shí)點(diǎn)羅列出來(lái)然后進(jìn)行講解，學(xué)生只是被動(dòng)接受知識(shí)內(nèi)容，沒(méi)有發(fā)揮自身學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。因此在初中物理概念教學(xué)中引入STEM 教育理念非常有必要。

3 STEM 教育的初中物理概念教學(xué)措施

3.1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣

新課標(biāo)指出，物理概念教學(xué)要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。基于STEM 教育理念，在教學(xué)過(guò)程中教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)豐富的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣，讓他們主動(dòng)參與到物理概念的學(xué)習(xí)中來(lái)。例如，在“光的折射”這一章教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)這樣的教學(xué)情境：“從海岸上看，為什么會(huì)覺(jué)得水的深度比它的實(shí)際深度要淺？”在這一情境創(chuàng)設(shè)中，學(xué)生可以通過(guò)收集相關(guān)資料，將抽象的物理概念具體化。同時(shí)，教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時(shí)，要充分考慮到學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知能力，結(jié)合他們的生活經(jīng)驗(yàn)和興趣點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3.2 聯(lián)系生活實(shí)際，理解概念

學(xué)生對(duì)自己日常生活中使用的物品很熟悉，教師可以利用生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析、歸納、推理等過(guò)程理解物理概念。比如，在講“摩擦力”時(shí)，教師可以讓學(xué)生找出家里的哪些物體容易產(chǎn)生摩擦力，從而幫助他們理解什么是摩擦力。又如，在教學(xué)電路的基本連接方式這一節(jié)時(shí)，學(xué)生在了解了串并聯(lián)的基本概念后，教師可以通過(guò)提問(wèn)的方式，讓學(xué)生思考身邊的一些現(xiàn)象，如教室里的一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合后，3 盞燈同時(shí)亮了起來(lái)；馬路上的一排排路燈晚上同時(shí)亮了，早上又同時(shí)熄滅；公路旁的節(jié)日小彩燈同時(shí)閃爍；家里電冰箱內(nèi)的照明燈和壓縮機(jī)同時(shí)工作，它們分別是怎樣的連接方式？你是由什么現(xiàn)象判斷的？通過(guò)對(duì)這些日常生活現(xiàn)象的分析，既加深和鞏固了學(xué)生對(duì)串并聯(lián)電路的概念理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生將物理概念與生活實(shí)際有效結(jié)合。又可以讓他們養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的良好習(xí)慣[3]。

3.3 結(jié)合信息技術(shù)，深度理解物理概念

STEM 教育理念認(rèn)為，在物理教學(xué)中，學(xué)生的思維與認(rèn)知能力發(fā)展水平是不斷提升的，尤其是他們對(duì)物理概念的理解越來(lái)越深入。所以，在物理教學(xué)中教師應(yīng)該結(jié)合信息技術(shù)，借助多媒體設(shè)備向?qū)W生展示物理概念的形成過(guò)程，并通過(guò)講解使學(xué)生理解概念的內(nèi)涵和外延，從而掌握物理概念。例如，在講“物態(tài)變化”時(shí)，教師可以制作多媒體課件展示物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)、從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程。通過(guò)多媒體展示“物態(tài)變化”的過(guò)程，學(xué)生可以更好地理解“物態(tài)變化”的概念。

3.4 結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，掌握科學(xué)研究方法

STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)要注重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，而不是為了教育而教育。物理概念與我們?nèi)粘Ｉ钪械氖挛锵⑾⑾嚓P(guān)，是生活中經(jīng)常遇到的物理問(wèn)題，在解決這些問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生可以掌握科學(xué)研究方法，提高解決問(wèn)題的能力。例如，在“聲現(xiàn)象”教學(xué)時(shí)，教師可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一項(xiàng)聲音的“傳播”項(xiàng)目。首先教師設(shè)計(jì)一個(gè)聲音傳播的方案，然后讓學(xué)生設(shè)計(jì)聲音傳播中需要使用的材料和工具，最后組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。學(xué)生通過(guò)研究聲源、分析聲源、采集聲音、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)方案等環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行聲音傳播的探究工作，不僅能加深學(xué)生對(duì)聲音知識(shí)的理解，還能提高他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.5 結(jié)合數(shù)學(xué)方法，提高物理知識(shí)學(xué)習(xí)效率

物理概念的教學(xué)中，教師可以結(jié)合數(shù)學(xué)方法，幫助學(xué)生更好地理解物理概念。例如，在學(xué)習(xí)“重力”這一概念時(shí)，教師可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解釋重力的作用效果：“重力是萬(wàn)有引力的原因，但是它并不是萬(wàn)有引力本身”。在課堂上，教師可以通過(guò)展示生活中的實(shí)際問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解釋物理概念。如當(dāng)我們打開(kāi)水龍頭，水會(huì)從高處流向低處。這是因?yàn)榈厍虻囊ψ饔檬沟盟艿较侣涞牧?，水從高處流向低處。?dāng)我們跳躍時(shí)，我們需要克服地球的引力才能離開(kāi)地面。當(dāng)我們離開(kāi)地面時(shí)，重力會(huì)使我們重新回到地面。然后再讓學(xué)生用公式計(jì)算相關(guān)物體的重力，通過(guò)數(shù)學(xué)結(jié)合物理的方式解決實(shí)際問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解[4]。

3.6 通過(guò)對(duì)比分析，形成正確概念

概念的形成是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，需要學(xué)生不斷地分析和對(duì)比，教師要在這個(gè)過(guò)程中加以引導(dǎo)。物理概念的形成往往是由特殊到一般的過(guò)程，對(duì)于不同概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，需要學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析，才能更好地理解和掌握。學(xué)生在進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，要注意兩個(gè)概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。例如在學(xué)習(xí)“內(nèi)能”這一知識(shí)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將本節(jié)內(nèi)容與前一節(jié)的機(jī)械能作對(duì)比，并認(rèn)真思考物體的機(jī)械能和內(nèi)能可不可以為0？影響物體機(jī)械能和內(nèi)能大小的因素有哪些？物體的機(jī)械能和內(nèi)能可不可以改變？通過(guò)對(duì)這些感念的對(duì)比及問(wèn)題的分析，學(xué)生可以理解到機(jī)械能是物體宏觀的表現(xiàn)，可以通過(guò)物體的質(zhì)量、速度和被舉的高度來(lái)感知物體機(jī)械能的大小；而內(nèi)能是微觀角度分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，可以通過(guò)物體的質(zhì)量和物體的溫度來(lái)感知物體內(nèi)能的大小。在這一對(duì)比分析的過(guò)程中，學(xué)生能夠深刻和全面地認(rèn)識(shí)到機(jī)械能和內(nèi)能之間存在的本質(zhì)區(qū)別，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，為學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和提高學(xué)習(xí)效率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物理概念的形成離不開(kāi)學(xué)生對(duì)概念的理解和應(yīng)用，在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)重視學(xué)生對(duì)概念的理解程度，結(jié)合STEM 教育理念，讓學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)物理概念，從而構(gòu)建科學(xué)合理的知識(shí)體系[5]。教師在教學(xué)過(guò)程中要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，促進(jìn)他們深度理解物理概念。同時(shí)，教師要利用豐富的教學(xué)資源和創(chuàng)新的教學(xué)方式來(lái)豐富物理概念教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)物理概念的理解和應(yīng)用水平。但在STEM 教育理念下開(kāi)展初中物理概念教學(xué)，是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、難度較大的工作，需要教師不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，在課堂上進(jìn)行有效探索和研究，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。