STEM教育理念下开展初中物理课堂教学的策略

【摘 要】新时代需要复合型的人才，跨学科教学也得到重视。STEM教育是将多学科综合起来开展教学的一种理念。在物理教学中，尤其需要教师具备这一教学理念。文章首先分析了STEM教育理念在初中物理课堂教学中的应用要点，然后以苏科版八年级上册“水循环”一节教学为例，从结合生活情境，布置学习课题;落实小组合作，分配学习任务;注重课后评价，交流学习收获等三个方面，阐述了STEM教育理念在初中物理课堂教学中的有效应用策略。

【关键词】STEM教育;初中物理;应用要点;应用策略;水循环

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）34-0074-02

STEM教育是将科学、技术、工程、数学四门学科综合为一个整体，通过跨学科教学的方式，推动四个学科领域的教学融合。对当前的初中物理课堂教学而言，STEM教育理念可以拓展初中物理的教学深度，对提高学生物理学习效率、培养学生物理综合素养都具有重要意义[1]。基于此，笔者通过分析STEM教育理念在初中物理课堂教学中的应用要点，提出合理的教学策略。

1   STEM教育理念在初中物理课堂教学中的应用要点

1.1  筛选出恰当的教学内容

虽然STEM教育理念具有一定的创新优势，但并非所有的物理课程都适用于这一理念。初中阶段物理学科的教学大纲大致分为六个层面：讲解概念、描述规律、组织实验、例题练习、课后复习、拓展实践。而这六方面的内容有些与STEM教育理念的契合度较高，有些则恰恰相反。与其盲目应用STEM教育理念，平白浪费学生的学习时间，不如提前做好筛选工作，让STEM教育理念能更好地融入到物理教学之中[2]。

如力学知识、电学知识与STEM教育理念的兼容性较高。因为力学知识通常会涉及方程计算和运动图象的绘制，这明显需要大量应用到数学知识。电学知识也是相同的道理，这个板块的知识点与电学工程设计图的联系比较密切。同时，学生在学习电学知识时，也要应用数学知识来进行复杂的运算。除此之外，若教学课程的性质属于单纯的概念讲解、例题练习、描述规律，只需要通过传统课堂教学模式就足以完成教育任务，一味地通过STEM教育理念进行教学，反而无法收获理想的教学效果。

1.2  及时解决在STEM模式下遇到的问题

对学生而言，STEM教育理念是一个新奇的事物。在这种模式下学习，学生很容易碰到各种各样的问题。对此，教师应当及时做好答疑解惑工作，帮助学生突破难关。否则，学生很容易受到打击，甚至会自信心下降。

如在教学苏科版初中物理八上“乐音的特性”时，一般会以乐器作为研究的对象。若采用STEM教育理念讲解这部分知识，教师可以将自主制作乐器作为学习的主题。那么在工程技术方面，一般会要求学生提前规划好乐器的制作流程，设计好图纸模型。如果进一步组织动手实践，学生还需要亲自打磨好乐器的零件。而学生没有接受过这方面的工程教育，在实践过程中如同摸着石头过河，会遇到各种操作方面的难题。对此，教师可以提前准备有关自主制作乐器的视频资料，要求学生通过自主学习的方式掌握制作乐器的窍门。这样能帮助学生排忧解难，处理STEM模式下的学习问题。

1.3  不宜引入过多STEM案例

STEM教育理念的优势在于跨学科形式的教学，这虽然可以为学生带来触类旁通的学习启示，但相对而言，若过度应用STEM教学案例也会弄巧成拙，为整个课堂教学埋藏下隐患。

首先，STEM案例会涉及科学、工程、技术、数学等学科的知识。若学生的知识基础不够扎实，很难适应这种多元化的教学方式。其次，学生在学习STEM案例的同时，不免要接触许多与物理无关的知识点。这会消耗学生的学习精力。因此，教师在实际教学过程中，应当控制STEM案例的导入数量，既突出STEM教育理念的引导作用，又不影响学生的学习思路。由此才能将STEM教育理念的价值充分发挥，有效提高学生的学习效率。

2  STEM教育理念在初中物理课堂教学中的有效应用策略

2.1  结合生活情境，布置学习课题

在应用STEM教育理念之前，物理教师要提前筛选教学内容。对此，可以结合生活情境，利用学生熟知的生活问题，引出学习课题，以激发学生的探究学习兴趣。

如在教学苏科版八年级上册“水循环”一节关于“節约用水与水资源保护”这一问题时，教师可以通过多媒体播放一段视频引导学生：“如今的水资源愈发的紧缺，而在人们的生活中仍然存在许多浪费水资源的行为。对于这个热点问题，我们该采取什么样的措施，才能提前做好预防工作？”借助生活情境巧妙地提出应用STEM理念的学习课题。关于这个课题的内容，教师可以要求学生通过动手实践，设计出一种报警器，能在水资源浪费到一个阈值时发出警告，以便及时做好防范工作。在提出课题之后，教师要先阐述这个实验课题的重要性，激发学生的责任意识。随后，再为学生讲述这个实验在STEM教育理念中，会应用到哪些学科的知识点。本课题主要用到了电磁学这部分的物理知识，包括电磁继电器、串并联电路、导体和绝缘体等知识点;在工程和技术方面，则涉及到了工具的制作、实验器材的拼接;在数学方面，则需要应用函数的知识。

完成以上工作后，教师可以继续提出思考问题：这个报警器主要检测的是什么内容（如水位的变化）？为什么当水位发生变化时，报警器就会发生警示的信号？由此，借助问题来规划好课题的主要内容，让学生确定好研究方向，为接下来的教学工作打好基础。

2.2  落实小组合作，分配学习任务

对于水位报警器的设计，仅凭学生单独一人的努力，很难完成这个庞大的学习任务。对此，物理教师需要因势利导，落实小组合作，为各小组的所有组内成员分配好学习任务。鼓励学生通过合作互动，齐心协力地突破难关，将STEM模式下的学习课题圆满完成。

如小组成员有的负责调查资料，检索工程学科和技术学科的知识，了解报警器的制作流程。有的成员负责设计合理的方案，绘制出草图。动手能力比较强的成员负责准备实验工具，为接下来的实践操作做准备。当学生完成各自的准备工作之后，要商讨前期准备的结果是否存在纰漏。在确定没有问题之后，再进行实践操作，力求做到谋而后动。

对操作和制作环节，教师要以学生为主体，发挥学生的主观能动性。如有学生在报警器的制作过程中，负责连接电路实物。根据前期的设计，学生需要将连接着导线的碳棒放置在量杯之中，而导线的另一端则要与电源、红灯、电磁继电器相连接。学生要将某一个刻度作为水位的报警线，在不断添水的过程中，观察碳棒另一端连接的红灯会不会亮起来。如果发现学生没有达到预期的实验结果，教师再介入到实验之中，指出学生在实验设计、实验工具、实验操作方面可能存在哪些问题，让学生根据教师的教学指导，逐一对这些不足之处加以改正。这不仅能发挥教师的教学引导作用，也给予了学生充足的锻炼机会，将STEM教育理念的优势发挥得淋漓尽致。

2.3  注重课后评价，交流学习收获

在完成学习任务后，教师一定要重视课后评价环节，将本次STEM教学过程进行全面梳理。这样，教师能及时发现教学中的问题，学生也能分享彼此的学习收获，将教学成果进一步扩大。

针对这个目的，当学生动手实践时，教师拍摄学生的实验过程，在总结阶段进行复盘。如果学生存在一些共性问题，视频可以直观地体现出来。如制作水位报警器时，不少学习小组都碰到了以下问题：没有选对导体和绝缘体，使红灯没有亮起来。或者在电路连接上，操作不够严谨，出现了导线接触不良的情况。在归纳完问题之后，教师可鼓励学生发表意见，陈述自己预想的解决方案，并让其他小组对学生的意见提出评价，补充合理的建议。此外，对于评价环节，教师也要提前制定好评价指标，判断学生在STEM模式下的学习过程中都有哪些收获。如分析问题方面的合格标准为：能根据学习主题联想到对应的物理知识;设计方案方面的合格标准为：能通过成品、实验器材、实验材料制定可行度较高的实验计划;展示作品方面的合格标准为：能用清晰的思路和流利的语言介绍实验成果。以此类推，从理论到实践，全面总结学生的学习成果，以将学生每一处学习细节放大，找出下一步精进的方向。

STEM教育理念作为新引进的教育思想，在各学科的实践应用还处于摸索、尝试的階段。初中物理教师在应用STEM教育理念时，难免会遇到各种各样的问题。对此，教师应当积极反思、勤于总结，从各种教学案例中汲取经验，不断提高自己的专业素养，将STEM教育理念的优势充分发挥，帮助初中生在物理学习中逐步形成优秀的思辨能力、科学态度、责任意识和创新精神。

【参考文献】

[1]熊素平.STEM教育融入物理课堂教学活动的探讨——以“浮沉条件及应用”为例[J].物理通报，2021（S1）.

[2]江正平.以初中物理为主体的跨学科整合教学素养的培养[J].数理化解题研究，2020（35）.

【作者简介】

郭子靖（1985～），女，江苏睢宁人，本科，中小学二级教师。研究方向：初中物理教学。