基于STEM 教育的初中物理概念教學探索

王海兵

（南通市通州區實驗中學，江蘇 南通 226300）

0 引言

物理概念是物理知識的核心，是學生認識物理世界、探究物理現象的起點。初中物理教學中，教師要根據學生的認知特點和教學內容，利用STEM 教育理念指導教學實踐，通過讓學生動手操作、觀察現象、分析問題、歸納總結、知識應用等方式，促使學生對物理概念形成更加深刻的理解。本文結合初中物理概念教學實踐，探討了基于STEM 教育理念下的初中物理概念教學策略，旨在提高初中物理課堂教學效果。

1 STEM 教學理念的概述

STEM 教育是一種融合科學、技術、工程、數學等學科知識的綜合教育，強調跨學科教學。并且以培養學生核心素養為宗旨，注重培養學生的問題解決能力和創新能力，是一種綜合性的教育理念。STEM 教學理念在初中物理教學中的應用，可以為學生提供一個良好的物理學習平臺。首先，STEM 教學理念有利于激發學生對物理學科學習的興趣和熱情。教師可以將物理學科與生活實際結合起來，將復雜的問題簡單化、生活化，使學生對物理概念有更深刻的認識，并提高他們解決實際問題的能力。其次，STEM 教學理念可以培養學生的科學探究精神和創新能力。在初中物理概念教學中運用STEM 教育理念，可以讓學生了解到不同物理概念之間的內在聯系和區別，并結合實際生活情境進行應用，從而提升學生運用科學方法解決實際問題的能力[1]。最后，STEM 教學理念有利于幫助學生建立正確的科學思維方式。教師在初中物理概念教學中引入STEM 教育理念，可以培養學生嚴謹認真、實事求是、敢于創新、團結合作等科學素養。

2 基于STEM 下開展初中物理教學的優勢

STEM 教育理念強調知識、技能、素養的融合，將學科教學與實際問題結合，將理論知識和實踐活動緊密結合，有助于學生的綜合素質發展。在初中物理概念教學中引入STEM 教育理念，能激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，促進學生對物理概念的理解和掌握。

2.1 有利于培養學生的綜合素質

STEM 教育理念下開展初中物理概念教學，有助于引導學生形成正確的價值觀念和科學態度，并增強其社會責任感和創新精神。在傳統教學模式中，學生對物理概念理解不透徹、記憶不牢固。在STEM 教育理念下，教師根據教學內容開展物理實驗活動，引導學生對物理現象進行觀察和分析，讓他們在實踐中鞏固物理概念。

2.2 有利于提升教學質量

在傳統教學模式下，教師只重視物理概念教學，而忽視了對物理實驗的設計和引導。STEM 教育理念下開展初中物理概念教學可以豐富物理實驗內容、創新實驗形式、激發學生的學習興趣。STEM 教育將科學、技術、工程和數學相互融合，使學生能夠綜合運用不同學科的知識和技能解決實際問題。在初中物理教學中，學生可以通過實踐性的項目和實驗，將所學的物理知識應用到實際情境中，培養綜合性的學習能力。此外，通過采用STEM 教育理念，初中物理教學可以更加貼近實際、有趣有用，培養學生的綜合能力和創新精神，提高教學質量[2]。

2.3 初中物理教學存在的問題分析

近年來，隨著我國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模式。但是在初中物理教學中，受傳統教學觀念、教育理念的影響，教師仍然采用傳統的教學模式進行物理概念教學，這種教學方式缺乏趣味性和多樣性，容易讓學生產生厭煩情緒。尤其是在當前信息技術飛速發展的背景下，很多教師開始利用多媒體設備輔助教學，但是受學生年齡特征、認知水平的影響，許多教師仍然采用傳統教學模式進行物理概念教學，這就導致課堂教學效果不理想。同時，教師在講解物理概念時，往往是將知識點羅列出來然后進行講解，學生只是被動接受知識內容，沒有發揮自身學習主觀能動性。因此在初中物理概念教學中引入STEM 教育理念非常有必要。

3 STEM 教育的初中物理概念教學措施

3.1 創設教學情境，激發學生探究興趣

新課標指出，物理概念教學要充分體現學生的主體地位，引導學生自主探究。基于STEM 教育理念，在教學過程中教師要創設豐富的教學情境，激發學生探究興趣，讓他們主動參與到物理概念的學習中來。例如，在“光的折射”這一章教學中，教師可以創設這樣的教學情境：“從海岸上看，為什么會覺得水的深度比它的實際深度要淺？”在這一情境創設中，學生可以通過收集相關資料，將抽象的物理概念具體化。同時，教師在創設教學情境時，要充分考慮到學生的年齡特征和認知能力，結合他們的生活經驗和興趣點進行創設，激發學生的探究興趣。

3.2 聯系生活實際，理解概念

學生對自己日常生活中使用的物品很熟悉，教師可以利用生活實際，引導學生通過分析、歸納、推理等過程理解物理概念。比如，在講“摩擦力”時，教師可以讓學生找出家里的哪些物體容易產生摩擦力，從而幫助他們理解什么是摩擦力。又如，在教學電路的基本連接方式這一節時，學生在了解了串并聯的基本概念后，教師可以通過提問的方式，讓學生思考身邊的一些現象，如教室里的一個開關閉合后，3 盞燈同時亮了起來；馬路上的一排排路燈晚上同時亮了，早上又同時熄滅；公路旁的節日小彩燈同時閃爍；家里電冰箱內的照明燈和壓縮機同時工作，它們分別是怎樣的連接方式？你是由什么現象判斷的？通過對這些日常生活現象的分析，既加深和鞏固了學生對串并聯電路的概念理解，提高學生的學習興趣，促進學生將物理概念與生活實際有效結合。又可以讓他們養成發現實際問題、解決實際問題的良好習慣[3]。

3.3 結合信息技術，深度理解物理概念

STEM 教育理念認為，在物理教學中，學生的思維與認知能力發展水平是不斷提升的，尤其是他們對物理概念的理解越來越深入。所以，在物理教學中教師應該結合信息技術，借助多媒體設備向學生展示物理概念的形成過程，并通過講解使學生理解概念的內涵和外延，從而掌握物理概念。例如，在講“物態變化”時，教師可以制作多媒體課件展示物質從固態變為液態、從固態變為氣態的過程。通過多媒體展示“物態變化”的過程，學生可以更好地理解“物態變化”的概念。

3.4 結合實際項目，掌握科學研究方法

STEM 教育理念強調要注重學生科學素養的培養，而不是為了教育而教育。物理概念與我們日常生活中的事物息息相關，是生活中經常遇到的物理問題，在解決這些問題的過程中，學生可以掌握科學研究方法，提高解決問題的能力。例如，在“聲現象”教學時，教師可以讓學生設計一項聲音的“傳播”項目。首先教師設計一個聲音傳播的方案，然后讓學生設計聲音傳播中需要使用的材料和工具，最后組織學生進行實踐操作。學生通過研究聲源、分析聲源、采集聲音、實驗、設計方案等環節來進行聲音傳播的探究工作，不僅能加深學生對聲音知識的理解，還能提高他們解決實際問題的能力。

3.5 結合數學方法，提高物理知識學習效率

物理概念的教學中，教師可以結合數學方法，幫助學生更好地理解物理概念。例如，在學習“重力”這一概念時，教師可以運用數學知識解釋重力的作用效果：“重力是萬有引力的原因，但是它并不是萬有引力本身”。在課堂上，教師可以通過展示生活中的實際問題，引導學生運用數學知識來解釋物理概念。如當我們打開水龍頭，水會從高處流向低處。這是因為地球的引力作用使得水受到下落的力，水從高處流向低處。當我們跳躍時，我們需要克服地球的引力才能離開地面。當我們離開地面時，重力會使我們重新回到地面。然后再讓學生用公式計算相關物體的重力，通過數學結合物理的方式解決實際問題，加深學生對物理概念的理解[4]。

3.6 通過對比分析，形成正確概念

概念的形成是一個循序漸進的過程，需要學生不斷地分析和對比，教師要在這個過程中加以引導。物理概念的形成往往是由特殊到一般的過程，對于不同概念之間的區別和聯系，需要學生進行對比分析，才能更好地理解和掌握。學生在進行對比分析時，要注意兩個概念之間的區別和聯系。例如在學習“內能”這一知識時，教師可以引導學生將本節內容與前一節的機械能作對比，并認真思考物體的機械能和內能可不可以為0？影響物體機械能和內能大小的因素有哪些？物體的機械能和內能可不可以改變？通過對這些感念的對比及問題的分析，學生可以理解到機械能是物體宏觀的表現，可以通過物體的質量、速度和被舉的高度來感知物體機械能的大小；而內能是微觀角度分子動能和分子勢能的總和，可以通過物體的質量和物體的溫度來感知物體內能的大小。在這一對比分析的過程中，學生能夠深刻和全面地認識到機械能和內能之間存在的本質區別，在潛移默化中培養學生的思維能力，為學生養成良好的學習習慣和提高學習效率打下堅實的基礎。

4 結語

綜上所述，物理概念的形成離不開學生對概念的理解和應用，在初中物理教學中，教師應重視學生對概念的理解程度，結合STEM 教育理念，讓學生通過親身體驗來認識物理概念，從而構建科學合理的知識體系[5]。教師在教學過程中要關注學生的學習體驗和學習效果，引導學生深入思考，促進他們深度理解物理概念。同時，教師要利用豐富的教學資源和創新的教學方式來豐富物理概念教學，提高學生對物理概念的理解和應用水平。但在STEM 教育理念下開展初中物理概念教學，是一項綜合性強、難度較大的工作，需要教師不斷總結經驗，不斷創新教學方法，在課堂上進行有效探索和研究，以培養學生解決實際問題的能力和創新意識。