基于核心素养下初中物理STEM的教学实践

陈紫贤

(陕西省西安交通大学苏州附属初级中学 215000)

近年来随着素质教育的不断推进，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任已成为现阶段初中物理教学的重点内容.STEM教育作为多学科交叉融合的重要体现，其在初中物理教学中应用对培养学生的物理核心素养具有重要意义.在STEM教育下，主要以科学知识为核心，以数学为辅助，使学生积极参与到工程和技术的实践中，进而培养其分析问题、解决问题能力.从现阶段初中物理教学来看，如何基于核心素养开展初中物理STEM教学实践已成为教师探索的重点.经过诸多教师的初步探索发现，初中物理STEM教学，主要注重实现物理教学跨学科发展，以进一步提高教学趣味性、实践性和体验性，促进学生学习兴趣提升.同时，教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》明确指出要将STEM教育理念充分融入到教育教学中，以全面培养学生的创新思维和创新能力.

一、核心素养下的初中物理STEM教育

在初中物理教学中，核心素养的培养涉及较多方面，主要包括以下几个方面：第一，正确认识物理概念，充分利用物理知识合理解释自然现象.第二，培养分析、归纳、推理、实践、探究等综合能力，学会运用物理知识正确辨别生活中的一些物品，并发现生活中的物理现象.第三，充分运用物理知识揭示客观事物的本质、发展规律等，培养良好的科学思维.第四，培养科学态度和精神、创新、严谨、突破、实事求是等；树立正确的人生观、价值观和世界观等.STEM教育主要侧重多学科的融合、实践、创新等，以培养综合素质型人才.基于上述核心素养开展初中物理STEM教学，则能有效培养学生的物理学科素养，使其在跨学科学习中发现物理的魅力，并对物理学习保持高度热情，进而打造高效的初中物理课堂，全面提高学生的综合素养.

二、基于核心素养下初中物理STEM的教学实践途径

1.STEM教育理念为指导开展物理科技实践活动

实践活动是学生发现问题、探究问题的关键，其对培养学生的实践创新能力具有重要意义.然而，从以往的初中物理教学来看，由于课堂教学时间有限，导致大部分教师多侧重于物理知识的讲授，实践活动的开展少之又少，不利于学生物理核心素养的培养.然而，STEM教育主要重视实践，目的在于开展物理科技实践活动来提高学生的自主探究能力.因此，在初中物理教学中，教师要以STEM教育理念为指导，积极开展物理科技实践活动.例如，设计物理科技实践活动：“分析工地安全围墙、工程办公等临时用房为什么不打地基？而建筑楼房时为什么打地基？”以初中物理“力”知识点为基础，指导学生进行观察、探究.经过探究后发现：“力可以使物体发生形变，临时用房的自重轻，高度低，且无需具备长期安全性，对地面造成的压力小，不会使地面发现变形、塌陷，无需打地基.而楼房的自重高，高度高，对地面的压力大，极易造成地面变形、塌陷，且需具备长期的安全性，故建设楼房前需打地基.”同时，在日常教学中，教师还可以“声、光、热、力、能量”等知识作为基础，在STEM教育理念指导下开展线上线下、课内课外相结合的物理科技实践活动，以充分利用校园、家庭、社区、网络等资源，使学生得以实现“做中学”，进而在实践活动中培养其实践能力和创新精神.STEM教育理念指导下的物理科技实践活动，能将学习探究的主动权交给学生，使学生在自主探究、学习中思考，并收获良好的学习体验.

2.课堂教学中有机结合STEM教育和物理活动

课堂是开展初中物理教学的主要场所.在课堂教学中，能向学生教授物理概念、物理原理、物理规律等知识，使学生全面掌握相关物理知识.课堂教学是践行STEM教育的主要渠道，然而，以往大部分教师多单纯侧重于物理知识讲解，导致学生无法从真正意义上理解物理概念.因此，在初中物理课堂教学中，教师要将STEM教育和物理活动进行有机结合，使课堂教学充分联系生活实际，拉近学生和物理之间的距离，帮助学生理解、掌握物理相关概念.例如，在《能源的利用》课堂教学中，结合教学内容，组织学生开展物理调查活动：“森林的乱砍乱伐造成的水土流失给人们生活带来了什么样的影响？”“了解当地小水电站的建站情况”“调查家庭、学校相关电能浪费现象”.让学生根据活动主题开展调查，并分析相关调查数据、信息等，了解能源的有效利用对人类生活的作用.又如，在《噪音》课堂教学中，组织学生调查学校周围噪音来源，并提出合理解决的建议.在课堂教学中，结合STEM教育理念开展物理活动，不仅要求学生利用课堂所学知识，还要求学生利用其它学科知识，如数学.这样的物理活动，充分体现了跨学科学习，使学生在开展活动中将所学知识融会贯通.同时，在此类物理活动中，不仅能有效激发学生的学习兴趣，并增强其保护环境、合理利用能源等意识，还能全面渗透相关物理知识，进而在提升课堂教学效率和质量的同时培养学生良好的核心素养，促进其综合发展.

3.在物理实验教学中充分渗透STEM教育理念

实验是验证理论的重要手段，是科学的根本.而初中物理是一门以实验为主的学科，在日常教学中会涉及到多种多样的物理实验.从以往的物理实验教学来看，实验设计、实验操作、实验条件控制、实验结果归纳等环节均是由教师帮助学生进行归纳、整理，学生动手实践的机会较少.虽然学生对大部分物理实验教学均充满的兴趣，但在以教师为主体的实验下，学生也难以从实验中真正掌握物理理论知识.因此，在物理实验教学中，教师要重视STEM教育理念的渗透，以充分体现学生在实验中的主体地位，使其在自主探究中验证相关物理理论知识，进而加深其学习记忆，深化实验效果.例如，在《探究浮力产生》的实验教学中，设计“孔明灯”实验探究.首先，教师仅先向学生教授相关浮力物理知识、孔明灯制作注意事项等.其次，教师要求学生组成3人小组，并结合所学知识开展“孔明灯”实验.在制作孔明灯、放孔明灯实验中，教师要求学生分析孔明灯上升的物理机制、从力学的角度分析孔明灯的用时、影响孔明灯上升的因素等等.若教师发现学生的实验失败，需鼓励学生，坚持不懈，分析实验失败的原因，并予以适当指导，让学生有效完成实验.最后，实验完成后，教师要求小组进行总结，并要求小组分享本组实验设计、操作、结果等.待学生完成分享后，教师结合学生的总结进行归纳性讲解，纠正学生的错误观点，使学生在实验中有效掌握相关浮力的知识点.将STEM教育理念渗透到物理实验中，不仅能让学生在自主动手实践中掌握正确的物理实验操作，还能渗透自主探究、创新意识，使学生的核心素养全面提升.

4.在物理作业训练中实现STEM教育教学任务

作业训练不仅是了解学生学习情况、教学情况的重要手段，还是巩固学生所学知识的关键.但在以往的物理作业训练中，大部分教师选择题海战术、重复训练等形式，这极易导致作业训练枯燥、乏味，使学生完成作业的积极性降低，甚至出现“抄作业”应付了事等现象，难以达到作业训练目的.STEM教育侧重多学科融合，并强调趣味性、实践性和体验性.因此，在物理作业训练中，教师可结合STEM教育理念，以丰富作业训练形式，调动学生的完成作业积极性，使其在作业训练中巩固、延伸相关知识，最终实现STEM教育教学任务.例如，在《力和机械》相关作业训练中，结合教学内容，教师设计具有探究性、趣味性的作业，以激发学生的兴趣.作业：分析长江大桥的斜拉钢铁的形状、受力情况、机械种类、综合物体受力分析等.指导学生利用网络查询相关长江大桥的资料，并结合《力和机械》的相关知识写一篇“长江大桥应用物理知识调查报告”.在完成作业过程中，教师鼓励学生反馈所遇到的问题，而教师需予以学生合理的引导，以帮助学生完成作业训练.此类物理作业，要求学生利用网络技术完成自主探究，而具有探究性的作业能在一定程度上激发学生的学习兴趣，使其在浓厚的兴趣中综合运用所学知识，并结合搜集的资料分析问题、解决问题.通过这样的作业训练，能让学生真正掌握相关物理知识，并提升其分析问题、解决问题能力，全方位提升其物理综合素养.

总而言之，基于核心素养下初中物理STEM的教学，不仅仅是向学生教授物理知识，还是让学生在学习中体验、观察和联想，以充分感受物理的魅力.同时，以STEM教育理念为指导，能有效打造趣味性、创造性的初中物理课堂，使学生在学习探究中不断提升自身的物理核心素养.经过此次教学实践探究，发现开展初中物理STEM教学的形式、途径多样，需要教师进行不断的探索、实践，以更好地结合核心素养开展初中物理STEM教学，促进学生物理综合素养全方位提升，为今后的学习、发展奠定良好基础.