基于STEM教育理念的高中物理實驗教學模式

摘" "要：STEM教育理念是包含科技與數學工程的綜合教育理念，具有跨學科、趣味性與情境體驗性等特點，可以培養學生的科學技術與數學工程素養。物理是高中階段的重要學科，中學物理學科以實驗為主，然而在實際教學中，大多數教師以實驗演示為主，學生缺乏完整的知識結構。近年來，STEM教育理念逐漸受到師生的關注。高中物理教師可以根據STEM教育理念，指導學生學習物理知識，了解技術設計與開發過程，結合情境提出問題，運用實驗探究解決問題。本研究概述了STEM教育理念的內涵，分析了高中物理實驗教學中存在的問題，提出了基于STEM教育理念的物理實驗教學模式的應用。

關鍵詞：STEM教育理念 高中物理 實驗教學模式

物理是以實驗為基礎的自然學科，對提高學生的科學素養具有重要作用，學生通過創新實驗設計，可以激發學習熱情。“新課標”要求教師傳授科學知識，培養學生的科學探究與創新思維能力。STEM教育是科技與數學工程等多學科的綜合教育，注重學科間的整合與聯系，可以激發學生強烈的求知欲，鍛煉學生的動手操作能力，培養學生的綜合素養。

一、基于STEM教育理念的高中物理實驗教學

STEM教育理念將科技與數學工程學科有機融合，以問題為導向，加強現實世界與知識規律間的聯系，是多學科有機融合的綜合教育形態。在STEM教育理念下，學生可以將各學科零碎的知識系統化，結合相關科學工程知識，利用信息技術手段提出問題解決方案。STEM教育理念契合“新課標”的要求，基于STEM教育理念的高中物理教學具有綜合性與動態多樣性等特點，有利于培養學生的思維能力與解決問題的能力，增強學生的團隊協作與交流表達能力，使學生懂得物理知識的應用價值。

二、高中物理實驗教學的問題分析

STEM教育理念旨在發展學生的綜合素養，教師在高中物理課堂教學中融入STEM教育理念，有利于培養學生的創新能力與合作意識。同時，STEM教育理念契合“新課改”的要求，以STEM教育理念指導高中物理實驗教學，具有重要的現實意義。目前，受到多方面因素的影響，高中物理實驗教學存在許多問題，這些問題影響了STEM教育理念在物理實驗教學中的應用，因此教師需要分析物理實驗教學的現狀，探索有效應用STEM教育理念的策略。

當前，在高中物理實驗教學中，存在一些顯著的問題，如學生缺乏創新思維，實驗態度不端正，缺乏完整的知識體系，學科融合能力較弱；教師缺乏STEM教育理念的相關知識，教學模式的創新能力較弱；在高中物理實驗教學中應用STEM教育理念受到諸多因素的限制，包括物理課程與STEM教育融合的教學案例較少；我國的教學評價機制以考試為主，應試教育給師生帶來較大壓力，限制了STEM教育的發展，等等。

三、基于STEM教育理念的物理實驗教學模式

物理是以實驗觀察為基礎的學科，實驗是物理教學的基礎，優質的物理實驗課程可以激發學生的學習興趣，培養學生的創新思維與嚴謹的科學態度。要培養學生的物理學科核心素養，教師需要在教學中融入STEM教育理念，堅持理論結合實踐，從多個方面采取措施，提高物理實驗教學的質量。

（一）優化物理實驗教學設計

物理課程是高中自然科學領域的基礎課程，實驗是物理教學的重要環節，教師要鼓勵學生針對實驗問題，設計探究方案。高中階段的物理知識大多枯燥乏味，對此，教師可以采用演示實驗的方式，揭示生活中的物理現象，激發學生的求知欲。

在高中物理實驗教學中，教師要將生活實際問題與學科知識融合，讓學生以小組為單位動手解決問題，促進學生的交流與分享。學生通過“收集材料—相互討論—解決問題—得到結論”這一過程，可以提高自身的協作能力。

STEM教育是一種跨學科教育理念，強調科學、技術、工程和數學四個學科的整合。這種教育理念注重培養學生的創新思維和解決問題的能力，使學生能夠更好地應對未來的挑戰。在高中物理實驗教學中，教師可以基于STEM教育理念，采用以下幾種模式：第一，基于問題的學習模式，即教師設計一些與物理實驗相關的問題，引導學生通過自主探究、合作學習等方式，解決這些問題。這種模式可以激發學生的學習興趣，提高他們的自主學習能力。第二，設計與制作模式，即教師提供一些材料和工具，讓學生自主設計實驗，這種模式可以培養學生的創新思維和實踐能力。

（二）在STEM理念下創新物理實驗教學的方法

STEM教育理念強調跨學科整合，通過解決復雜的問題，培養學生的創新能力和實踐能力，提高學生的物理學科核心素養。STEM教育理念符合“新課標”的要求，可以解決目前高中物理教學中存在的學生動手實驗機會少、邏輯思維能力不足、學習內容與實際生活缺乏有效聯系等問題。教師在STEM教育理念下開展物理實驗教學時，要選擇合適的教學內容，設計多元融合的教學目標。

當前，在我國高中物理教學中，存在教師對物理實驗重視不足、教學內容與實際生活脫節等問題，影響了學生創新能力的發展。對此，在高中物理實驗教學中融入STEM教育理念時，教師要開發“第二課堂”，建立多元化的評價體制。學校也要集合社會力量，加大資金投入，開發課程資源，組織專家編寫有效的學習資料。

（三）在高中物理教學中融入STEM教育理念的實例

高中物理教學注重科學精神的滲透，在課堂教學中，教師要采取科學的方法進行實驗，加深學生對物理知識的理解，提高學生的科學素養。將STEM教育理念融入物理實驗教學，可以培養學生分析、解決問題的能力。教師可以分析學生的學情，確定STEM教學的目標，并采用問題探究式教學法、項目任務驅動法等多種教學方法，提高物理教學的效率。

以“自由落體運動”為例。學生雖然前期已經學過勻速直線運動的相關知識，初步掌握了相關的物理規律，具備一定的邏輯思維與自主探索能力，但對自由落體運動的概念缺乏全面、清晰的認識。本課的教學目標要求學生了解自由落體運動的概念，通過打點計時器測量重力加速度，分析相關的運動軌跡，提高自身的協作能力。在教學中，教師可以通過播放相關視頻來創設情境，向學生提出問題，從生活角度出發引入自由落體運動的物理概念，幫助學生進行思考。接下來，教師可以利用各種材料，做自由落體運動的實驗，引導學生探究影響不同質量物體下落速度的因素。

總之，實驗是高中物理教學中的重要內容，教師要在實驗教學中融入STEM教育理念，對教學內容適當進行調整與拓展，提升學生的物理學科核心素養。

參考文獻：

[1]彭大琴.高中物理實驗教學中STEM教育理念的應用[J].高考，2022，（34）：102-104.

[2]倪開榮.STEM教育理念在物理實驗教學中的應用探索[J].文理導航（中旬），2021，（6）：51.

（作者單位：江蘇省啟東中學）