STEM教育在初中物理电路教学中的应用探究

杨鹏

摘 要 STEM教育模式同时跨越科学（Science）、技术（technology）、engineering（工程）、mathematics（数学）四大领域，是典型的跨学科教学模式。在初中物理教学中采用STEM教育模式具有极强的启发作用，教师可尝试用它来丰富教学内容，设计教学案例。本文开门见山，直接探讨了在STEM教育模式理念下所展开的初中物理电路教学实践设计。

关键词 初中物理;电路实验教学;STEM教育模式;欧姆定律;方案设计

中图分类号：TD214+.2 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2020）06-0110-01

笔者将STEM教育模式融入到初中物理电路教学中，希望体现STEM实践案例课程实施的必要性与可操作性，并且要让学生真正融入到实践中，深刻理解这种跨学科教育理念的应用与实施。

一、基于SETM教育模式的教学案例设计应用

（一）教材知识点分析。《欧姆定律》来自于人教版物理九年级全一册，它也是初中物理教学的重要知识点。在学习欧姆定律之前，学生已经掌握了电路的基本结构，包括电流、电压与电阻等等基本概念。在该阶段，学生也基本学会了如何使用电流表、电压表以及滑动变阻器，更掌握了串联与并联电路中的电流、电压以及电阻设计规律等等概念。所以教师为了更进一步实现物理教学优化，帮助学生验证欧姆定律内容，还需要突破传统按部就班的教学模式，创新提出STEM教育理念，积极发掘学生学习潜能，在教学中融入更多技术性、科学性、工程性以及数学性内容，优化课程教学理念，为后来的电阻测量、电功率以及欧姆定律的教学应用内容做好铺垫，提升教学品质。

（二）教学思路。结合教师演示实验，帮助学生初步了解什么是电流、电压以及电阻的关系，让学生最初从感性认知逐渐向理性认知转变，探究三者之间的定量关系。为了将学生真正引入到欧姆定律学习当中，教师会设计“全串一并”结构电路方案，让学生学会如何利用控制变量方法设计实验内容。最后就是观察实验结果，与学生共同收集、分析实验中的数据内容，尝试用图像方法处理各项实验数据内容。

（三）教学方法。

1.情境创设、引入问题。首先引导学生思考电流、电压与电阻三者之间关系。该阶段教师会主动演示欧姆定律实验过程，改变实验中滑动变阻器的大小，由电阻变化帮助学生判断灯泡的亮度，通过这一定性、定量实验过程得出电流与电压成正相关、电流与电阻呈反相关的关系结论。该环节主要以激趣为关键，引导学生真正进入到电流、电压与电阻相关的综合课题内容学习当中。

2.协作探究、设计方案。该阶段教师需要引导学生结合实验器材，利用控制变量法配合STEM理念模式创造学生学习体验的协作环境，制定学生协作方案，引导学生对数据内容进行处理，并教会学生用图像法科学处理相关数据内容。在教学过程中，教师设计了两组教学实验：要求第一组学生控制电阻，深入研究电流与电压之间关系;要求第二组学生控制电压，研究电流与电阻之间关系。最后再结合两组学生探究过程与结果，配合图像法对所采集数据进行针对性处理，获得最终实验结论，如图1。

图1 欧姆定律实验示意图

该部分教学主要引导学生从电流、电阻与电压三者之间关系展开感性认知，将学生的物理学习认知从感性上升到理性阶段，利用控制变量法让学生能够客观、理性地验证存在于欧姆定律实验中的各种物理关系。在该过程中还要考察到学生的观察、比较、分析、总结归纳等思维过程，不断提升学生的数据分析能力和数据处理能力，即体现一种科学的、数学的教学思想，满足STEM教育模式应用要求。

3.工程设计、思想渗透。最后，教师要围绕歐姆定律实验渗透更多工程设计思想，利用酒精探测仪探测暴露在空气中的酒精，指导学生向酒精探测仪上喷洒酒精，了解探测仪的报警状态与报警机制。该阶段教学中教师就让学生完成了对酒精探测仪的实验操作过程，然后为学生讲解了酒精探测仪的内部电路板、导线以及用电器实验材料内容，基本明确了探测仪的内部电路构造，良好培养了学生的知识迁移能力，让学生初步了解到了欧姆定律对现代交通行业发展所体现的重要价值作用，真正在教学中体现STEM教育模式中的工程思想理念。

二、总结

在STEM教育理念及教学模式下，教师所开展的初中物理教学要更加灵活多变，追求STEM中的科学思想内涵，利用定量与定性方法帮助学生探究电流与电压之间的微妙关系，重视对学生动手能力与交流讨论合作意识的培养。再通过跨学科知识讲解让学生对物理学习过程产生更大兴趣，更好地学好物理知识。

基金项目：本文为甘肃省教育科学“十三五”规划2019年度立项一般课题GS[2019]GHB1928）“STEM教育在初中物理电路部分教学中的实践研究”阶段性研究成果。

参考文献：

[1]吴国阳.初中物理课程中STEM教育初探[J].赤子，2019（26）：215.