浅谈基于STEM理念下的初中物理实验教学探究

陈小惠

【摘 要】本文将从STEM理念的概述角度出发，分别对STEM以及STEM教育理念的概念进行介绍，进而提出基于STEM理念下的初中物理实验教学，以期为初中物理教师实验教学的顺利开展提供参考。本文将以“压强”这一课为例展开探究。

【关键词】STEM理念;初中物理;实验教学

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2019）22-0104-02

当前我国初中物理教学正处于蓬勃发展期，在新课标的指导下，初中物理教师应及时转变传统的教学观念，贯彻“以学生为本”的教育方针，并且在先进的STEM教育理念下着重培养学生的综合能力。物理实验教学是检验学生物理知识综合运用的关键课程，教师应对此课程进行优化。

1   STEM理念概述

1.1  STEM概念

“STEM”由四门重点学科英语首字母缩写组合而成，即Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）以及Mathematics（数学）[1]。即结合多学科知识解决人们日常生活中多数的问题。其中，科学主要用于对自然中客观的规律加以解释，帮助人们对世界进行认知;技术以及工程主要是在对自然规律尊重的前提下对社会发展难题进行解决，合理利用、控制自然界，并对世界进行科学改造;数学主要是技术及工程的基本工具。四者相辅相成，帮助人类认知世界、改变世界并得以发展。

1.2  STEM教育概念

STEM教育理念主要是加强学生的科学素养、技术素养、工程素养以及数学素养：

（1）科学素养：使学生能够合理借助科学知识对自然进行全面理解，并且亲自参与到对自然界产生影响的进程中;

（2）技术素养：使学生具备对评价技术理解、使用以及管理的技能;

（3）工程素养：使学生能够充分了解技术工程的设计以及开发整体过程;

（4）数学素养：使学生具备对数学问题发现、解释、表达以及解决的技能。

2   基于STEM理念下的初中物理实验教学

2.1  问题导入

教师在正式展开实验教学前，可以借助生活中的常见现象进行问题导入，从而在引发学生熟悉感的同时，使学生结合自身的认知进行自主思考，随后引入实验教学的课题。如教师可以先借助气球为学生创设问题情境，让学生对情境进行思考，即一个情境是用手指戳气球，气球很容易就破了;另一个是把气球放在地上，上面放一块玻璃，学生站在玻璃上，发现气球并不容易破;为什么？通过这种问题情境的创设，能够有效激发出学生的学习兴趣和求知欲望。另外，教师也可以列举一些现实生活中的例子让学生进行思考，带着问题进入课堂学习环节，如“书包带子？同学们觉得是带子窄一些好，还是宽一些好？为什么？”这样能让学生借助自己的书包进行实验，有熟悉感。

2.2  知识内容

教师应当帮助学生梳理实验教学所涉及到的整体内容，即了解压强、压力的概念，明确物体受力面积的概念，掌握压强的定义、意义、单位以及计算公式，并且了解使压强减少或者增加的方法，进而实现让学生应用所学的物理知识对日常生活中常见的压强减少或者增大的现象进行解释。

2.3  制定计划

为了促使物理实验教学得到有效开展，教师应当制定合理的实验计划：

（1）分组：教师应当根据初中学生的实际学习状况进行合理的分组，在确保每一名学生都能参与到实验过程中的基础上，实现组内学生间的知识互补、实操相互带动。每一组最好具有3-4名学生，并设立每组的小

组长。

（2）构建模型：为了解释之前导入的问题，教师应当与学生共同构建模型，即先画草图，充分调动学生的逻辑思维，使其能够进行独立思考;再进行模型构建，通过正式的物理实验对问题和知识进行切身理解，从而认知自然界。

2.4  正式实验

（1）材料

海绵一块;不同质量的砝码三个，分别为200 g、100 g、50 g;三面均不同的长方体木块一块;盛放海绵的容器一个。

（2）观察与思考

本次试验设计方案为：分别让学生动手操作并观察、思考：①将木块在海绵上平放;②在平放的木块上分别加质量不同的砝码;③观察前两个现象，哪个形变大;④前两个现象木块都平放，哪个物理量没有变;⑤将木块竖立放在塑料上，对比第一个现象，思考海绵受到压力的大小是否相同;⑥对比平放以及竖立放置，海绵形变是否相同，为什么。

通过小组讨论、代表同学实验展示等方式，学生很快便能明确压力作用效果和压力大小以及受力面积相关，进而得出“物体单位面积上受到的压力叫做压强”的结论。与此同时，通过实验可以得知压力一定，受力面积越小，压强越大;受力面积一定，压力越大，压强越大。最后，再组织学生思考实验开展前教师所提到的问题，让学生主动应用刚刚学到的知识对其加以解释。

（3）评价方法学习

教师应当根据初中学生的实验参与程度、实验过程中的具体表现和实验结果的探讨、展示效果，客观、正向地评价学生，即参与程度高、实验中表现优异、积极探讨、任务完成效果好的学生，获得的评分会更高。除此之外，教师也要引导学生进行组内、班内的互评以及学生进行自我评价，从而及时让学生发现自身的不足之处，并加以改进。

2.5  基于STEM理念下的初中物理实验教学效果

基于STEM理念开展初中物理实验教学，不仅能够帮助教师有效引导学生在实际动手操作的过程中获得知识，也能有效提升初中学生的主观能动性、自主思考能力、小组合作意识以及动手实操能力。在实验教学开展时，初中物理教师必须让学生充分参与到实验过程中，避免单纯地利用理论知识对实验进行简单的讲解。在上述实验中，实验过程能够充分激发出初中学生的学习兴趣，并且通过小组合作和探讨，有效地促进师生以及学生间的沟通交流，使大家的距离有所拉近，创造出和谐的实验教学环境，进而让学生主动携带教师的问题参与实验，有效地提升实验教学的整体质量以及效率。除此之外，STEM理念充分地将物理学科与数学思维逻辑进行了有机融合，如在上述实验中，学生用数学思维思考了很多量变关系（受力面积、压力、压强间关系），这对后续相关公式的学习、计算以及应用夯实了基础，能够使学生对后续的计算相关学习更容易接受和理解，并将其视为自身实验得出的成果，提升了学生的学习自信心[2]。

3   结论

总之，初中物理教师应当不断提升自己，对此理念深入学习、研究，结合国内外成功的教学经验对实验教学进行优化以及创新，并在实际教学中重视学生的听课反应，在课后及时进行总结，最终实现将STEM理念的功能充分发挥出来。

【参考文献】

[1]孙佩雄，刘通.例谈STEM教育理念下虚拟现实技术zSpace在中学物理教學中的应用[J].物理教师，2018（09）.

[2]邓超美.提高初中物理探究实验教学有效性的研究[D].广西师范大学，2018.