基于STEM项目模式的初中科学实验教学研究

冯晶晶

摘要：初中科学实验教学的核心是培养中学生的独立探索能力、实验操作能力以及解决问题的能力。STEM的教学理念与初中科学实验的教学目标相契合。它不仅可以培养学生的科学意识，问题意识，而且可以有效地提高学生的科学实验学习能力和实践能力，为培养学生的科学素养提供了良好的保证。本文就STEM概念在初中科学实验教学中的应用进行了实际探讨。

关键词：STEM;科学实验教学;初中

科学实验教学具有一定的乐趣性，中学生的好奇心得以满足，这也是科学这门学科独特的优势。但是要想将科学实验教学打造成高效课堂，中学生的动手能力也需提升，学会应用科学知识解释实验的操作步骤。初中阶段科学实验教学采用“满堂灌”的授课方式，如何强化中学生自主操作以及动手能力是急需解决的问题。教师善于借助STEM理念以及实验本身所具有的优势，将二者结合在一起可解决上述问题，激发中学生对科学实验的兴趣，提升初中科学教学的效率。

一、基于STEM理念合理设计教学内容

科学教学的重要内容包括科学实验。它的教学内容包括设计实验计划以及实际操作，并不是所有科学实验都适用STEM教育理念。此外，STEM教学理念是由“项目”“问题”或是“任务”构成的。因此，将STEM项目模式应用于科学实验教学，教师还应结合学术条件，学生的学科知识和实践能力。设计出适合中学生进行科学实验内容，以此来践行STEM的教学理念。

譬如，在“模拟泥石流”实验教学中，教师可为中学生设计以下的实验内容，首先，实验教学导入，可以以甘肃省舟曲县城特大泥石流导入“模拟泥石流”实验，可使中学生积极思考影响泥石流形成的因素有哪些？增强了学生对科学实验的参与。其次，进行实验设计。让中学生与实验要求相结合设计出相应的“模拟泥石流”实验步骤。在此过程中，旨在指导以及激励中学生应用不同的思维方式以及科学方法来设计科学实验。最后，验证和共享。组织学生完成相关的“模拟泥石流”实验设计和验证后，教师鼓励中学生利用课前收集的学科知识以及相关實验数据以小组的形式来验证以及共享实验结果。

二、基于STEM理念合理设计教学流程

STEM教育理念强调基于不同学科之间的综合视角进行教学，这涉及相对多的学科和知识内容。因此，在科学实验教学中，教师必须合理设计STEM过程。在设计过程中，他们还必须充分考虑如何通过整合各种学科以及解决项目或解决实际问题的过程来激发学生的学习兴趣。从而达到培养目的，提高学生的科学实践能力，创新能力和科学素养。因此，在进行STEM教育理念下的科学实验教学时，教师必须合理设计相应的教学过程。

譬如，在“模拟潜水艇实验”实验教学中使用了以下过程：过程1：情境整合：创设相应的情景，让中学生进行思考以及探索“下沉漂浮”在水中的基本原理。流程2：基于问题以及项目的学习向中学生提问：为什么成千上万的航母可以安全地在海上航行？为什么数万吨的潜水艇在水中自由漂浮？他们是如何做到的呢？步骤3：将研究问题或项目分组（开放式教学，以开发学生的探索潜力）：首先，引导中学生以小组的形式，讨论航空母舰为何能够安全航行水域以及潜艇为何能够自由漂浮。第二是设计，并传达自己的“模拟潜艇下沉和漂浮实验”设计方案。流程4：核心学科知识的构建：如何利用生活中的现有知识和现有材料完成“潜艇自由沉没和漂浮”实验。流程5：整合实验内容以及实验计划：完成实验计划的设计和材料的收集;创造可以自由下沉和漂浮的“潜艇”，并进行独立的相关实验。将STEM项目模式应用于初中科学实验教学中，可凸现科学实验的实用性以及综合性。

三、基于STEM理念明确实验教学目的

虽然初中科学实验教学涉及的知识比较宽泛，但是具体操作起来较为容易，教师应基于STEM教学理念阐明科学实验教学的目标，使学生可以清楚地定义实验的目的。只有如此才能真正提高实验设计的有效性和合理性。

譬如，在“酒精与水的混合”科学实验教学中，教师首先明确实验教学的目标。既是通过此实验知道分子间存在空隙，中学生往一端封闭的细径玻璃管内注入近一半的清水，再沿内壁管缓缓注入酒精，使酒精上液面距管口约5厘米，并标记出酒精上液面的位置，用手指将细径玻璃管口封住，反复颠倒细径玻璃管数次，使水与酒精充分混合，再观察混合后的液体距管口的距离有什么变化，通过实验可以表明清水与酒精混合后的体积小于未混合后的体积，最终得到分子间存在空隙的结论。

四、结语

综上所述，为了将STEM项目模式应用初中科学实验教学中，教师必须与中学生现有的知识水平相结合。同时，教师还应基于STEM教育理念明确教学过程、教学目标、教学内容以及营造良好学习氛围。在提升科学实验的实用性同时，中学生也可将学到科学知识应用于实验中，在提升科学实验教学效率的同时，还可不断提升中学生的科学素养。

参考文献：

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