STEM SOS 模式下初中物理复习课教学研究——以“压强单元复习”为例

高春丽

（福州第四中学桔园洲中学，福建 福州 350008）

初中物理复习课可分为单元复习、阶段复习及总复习，无论是哪种复习课，都是为了使学生能系统地掌握知识、充分构建知识网络、提高思维能力，同时对学习过程中存在的缺欠进行补缺补漏，进一步加强与巩固重点知识，突破学习难点，提高应用物理知识解决实际问题的能力。

那么如何上好复习课？当前常用的复习课主要包含“知识梳理、典例解析、方法总结、变式训练、反思提高”等环节。在知识梳理环节往往是炒冷饭、缺乏创新，而变式训练与反思提高就是搞题海战。这种复习课学生索然无味，既浪费时间，又加重学生学习负担。那么如何激发学生的学习兴趣，从而提高复习课的课堂效率呢？笔者依据初中学生的心理特点与初中物理的学科特点制定了基于STEM SOS 的复习课教学模式，并以此模式进行近两年的实践与研究，取得了很好的效果。现以“压强”单元复习为例，做如下综述。

一、STEM SOS 教学模式的内涵

1.STEM 的含义

STEM 是科学、技术、工程和数学（Science，Techno logy，Engineering and Mathematics）的英文单词首字母的缩写。我们可以这样来认识STEM：首先，STEM 是分科的，它代表着科学、技术、工程和数学四门独立的学科领域；其次，STEM 又是整合的，这或许是今天强调和重视STEM 时最为看重的；再次，STEM还是延伸和扩展的。所以STEM 教育就是结合科学、技术、工程、数学的跨领域综合素质教育。［1］我国于2017 年1 月颁布了新的《小学科学课程标准》被认为是“首次定义了中国版的STEM”。“新课标”对STEM 的解释 为：科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）与数学（mathemetics）即STEM 是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养。“新课标”对STEM 概念强调在于跨学科、项目制学习以及解决问题这三个特点，相比其他国家和以往的说法，新课标更强调创新能力的培养。

2.STEM SOS 教学模式

其中SOS 是美国和谐公立学校开发的STEM 课程，他们将基于项目的学习法与研究式学习法结合起来，命名为“STEM 学生登台秀（SOS）”，这种教学模式旨在以一种参与、有趣且高效的方式进行严谨的教学，提高学生协作能力和学习自主性，激励学生取得成功。STEM SOS 模式的目标是“在PBL 项目扩展学生知识面的过程中，持续关注以学生为中心的规范教学方法”。［2］

3.与传统复习课的比较

STEM SOS 与传统复习课教学模式相比，教师将需要复习的知识点，置于实际场景中，并发布任务，学生通过思考，小组交流合作，制订完成任务的方案，并通过登台秀，将本小组的想法和观点大胆地展示出来。最后通过所有小组共同讨论形成共识。该模式更注重学生自主、合作、探究的学习。与传统复习课教学方式相比，学生更能将知识和技能综合运用到实际问题中，同时更有利于学生语言表达能力的培养及小组合作工作能力的养成教育，为孩子今后的发展打下比较坚实的基础。

二、STEM SOS 教学模式下初中物理复习课课堂教学模式

基于STEM SOS 模式下初中物理复习课堂中教师组织学生选择项目，指导学生通过探究解决实际问题，从而完成知识的回归和整合，形成知识网络，达到深化复习的效果。复习课中要不断激发学生探索的兴趣，加深、加强对知识的理解，同时要培养学生的创新力，提高的学生的学习力。为了更有效地提高复习课的教学效率，笔者在汲取了上一个课题“基于STEM SOS 模式下的初中物理规律教学实践与研究”的研究成果后，构建了图1 的基于STEM SOS 模式下初中物理复习课课堂教学模式。

图1

1.教学目标的制定

不同学段、不同生情、不同学情就同一个课题能达成的最终结果是不同的，为了能充分提高课堂效率，就要制定适当的教学目标。目标不宜太低，太低了没有挑战性，也不利于教学成效的提高；太高了很难达成教学目标，结果不但会给教师自己造成挫折，而会给学生造成学习障碍。所以在制定教学目标时，应了解生情与学情，然后再结合课程标准的要求提出复习课的教学目标。

2.项目的制定与选择

依据本单元块需要复习的知识点，结合本学龄段学生的兴趣点，选择与之相匹配的项目。项目可以是解释生活当中常见的现象、解决生活中遇到的问题或者对最新的科技探究。如在“物态变化”单元复习时，课题组成员中有的制定“如何实现人工降雨”为学习项目，有的制定了“不一样料理（应用干冰制作美食）”。

3.提出需（想）要解决的问题

学生依据自己的项目提出需要解决的问题。如“如何实现人工降雨”，就得需要了解人工降雨经历哪些物态变化过程，这些物态变化过程各需要在什么环境与什么条件下才能实现。而“不一样料理（应用干冰制作美食）”，就得需要了解干冰会发生哪些物态变化，这些物态变化的条件、现象与作用，同时还得知道想制作的料理需要的发生怎样的物态变化。

4.通过解决问题，复习与巩固知识

各小组的通过讨论、分析与实践，完成制定的任务。最后在汇报成果中，小组上台展示成果，并讲述完成项目的过程及理论依据，同时接受其他小组的提问。

三、STEM SOS 教学模式下初中物理复习课的路径——以“压强”单元复习为例

1.依据学情与生情制定复习课的教学目标

本节课是在学习了“压强”这一单元后，设置的单元复习课，目的是为了让学生形成“压强”这一知识网络，学会应用“压强”知识解决生活、生产中存在的相关问题，培养学生的科学素养，提高学生语言表达能力及应用数学解决物理问题的能力。依据初二学生的心理特点、知识结构特点和《义务教育物理课程标准（2011 年版）》，设置了如下教学目标：

通过复习，加强对压强的理解，了解日常生活中增大和减小压强的方法，会用压强知识解决生活、生产实践中的压强问题；通过复习，加强对液体压强特点的了解，学会应用液体压强特点解决人类生活的相关问题；通过复习学会应用大气压强知识、流体压强知识解决人类生活中的相关问题。［3］

2.创设情景，选择适当的项目

情景创设是否能引起学生的学习兴趣、是否能激发学生探索的愿望，这是一节复习成功与否的关键。当下初中生对社会生活、体育运动、科技发展有极大的兴趣与爱好，因而建议情景多以解决社会生活中存在的问题，提高体育运动成绩，关注科技发展及成果为佳。故此本节课就以2020 年11 月10 日我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底10909m 为载体，通过视频播放“奋斗者”运输、下潜、回收的过程，由学生提出感兴趣的问题（“奋斗者”在这一个过程中涉及的“压强”知识）为研究项目（课件如图2）。

图2

3.提出需（想）要解决的问题

问题1：运输“奋斗者”号时，如何选车？

问题2：为什么载人潜水器，下潜的深度受限？坐底马里亚纳海沟的“奋斗者”号受到海水的压强、压力多大？

问题3：“奋斗者”号外形设计有何特点？

4.通过解决问题，复习与巩固所学知识

问题1：运输“奋斗者”号时，如何选车？

学习环节：

（1）生分组讨论。

（2）分组自主复习。

（3）分组讨论，上台汇报成果：

通过查阅资料，了解到“奋斗者”号的空载质量为22 吨，从而计算得出：

①在水平面上时对水平面的压力约为F=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N。

②每个轮胎在水平面上的与地面接触面积约为250cm2，若是四轮货车，则地面受力面积约为0.1m2，由p=F/S=2.2×106Pa，而普通路面能承受的最大压强约为8×105Pa，车胎能承受的最大压强约为3×105Pa 所以若用四轮货车运载，会损坏路面、压暴轮胎。

③依据p=F/S可知，在压力一定时，可通过增大受力面积来减小压强，所以要选择轮胎宽且多的车。

（4）师生总结出固体压强的计算方法与简答题的解题格式。

问题2：为什么载人潜水器，下潜的深度受限？坐底马里亚纳海沟的“奋斗者”号受到海水的压强、压力多大？

学习环节：

（1）生分组讨论。

（2）分组自主复习。

（3）分组学习，上台汇报成果。

通过查阅资料获得“奋斗者”号坐底深度为10909m，载人舱的观察窗面积约为75cm2，载人球舱的舱体等效受力面积约为观察窗的1000 倍，海水密度约为1×103kg/m3。然后分析与计算得出：

①由p=ρgh可知，液体密度和g不变的情况下，深度越深，液体压强越大。对载人潜水器的材料结构要求就越高。所以潜水器下潜的深度会受限。

②p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.1×107Pa，又F=pS=1.1×107Pa×0.0075m2=8.25×104N，所以观察窗承载压力约为8.25×104N，载人球舱承载压力约为8.25×107N。

（4）师生总结出液体压强的计算方法，同时巩固简答题的解题格式。

（5）师提出“气体压强有什么特点呢？”，接着学生自主复习，并去发现“奋斗者”号舱内的仪表盘上的数据。

问题3：“奋斗者”号外形设计有何特点？

学习环节：

（1）生分组讨论。

（2）分组自主复习“流体压强的特点”。

（3）学生观察图3 中“奋斗者”号的外形，查阅资料，上台汇报成果。

图3

生：通过认真观察，发现“奋斗者”号上平下凸，当海水流过，海水经过其上方的路程更短，流速更快，由于流体流速越大压强越小，从下面产生一个向上的压力差，方便“奋斗者”号上浮。

5.画出思维导图，构建知识网络（如图4）

图4

6.课后配套巩固练习

（1）如图5 所示，甲乙丙三个质量相等、底面积相同的容器内装有相同深度的水，试判断：各容器底部对地面的压强关系。

图5

（2）如上图所示，甲乙丙三个质量相等、底面积相同的容器内装有相同深度的水，试判断：各容器底部受到的压力与容器内水的重力的关系。

（3）为什么深海鱼类在打捞上岸前都已死亡？

（4）如何将茶壶中的茶水倒出？请解释原因。

（5）严禁到未名水域游泳，请用所学的压强知识解释。

五、教后反思

教学是教与学的结合，是不可分割的，教学中学生是主角，教师是编导是场外指导。传统复习课教师多讲，学生多练，枯燥且单一，课堂学习效率低下，学生没有学习兴趣。而项目式学习，不仅可以让学生在解决问题中复习到旧知识，还可以构建知识网络，提高应用物理知识解决问题的能力，真正做“减负增效”。

1.在教学的设计中重视生情与学情，以学生的兴趣点为起始站，以如何让学生在快乐中学习为教学设计的主要思路。项目的选择既要注重知识，又要注重学生；选择合适的项目是教学成功与否的重要因素。

2.小组项目学习中，小组的组成与分工是教学成功与否的关键。小组中要有领导力十足的同学，要有乐于帮助同学提升的“好人”，要有动手能力强的“工人”，要有逻辑思维能力强的“强人”。

3.教学过程中教师角色的定位十分关键。教师是导师，不是领导，切不可插手学生的小组讨论，要学会听；教师是小组学习的场外“百度全科”，在学生遇到知识难点时，进行实时的讲解；教师还是项目的总监，在项目偏离方法时给予校正。

4.项目成果汇报中，教师要有所选择。课堂的时间是有限的，不可能让每个小组都上台汇报，因此要依据教学目标，选择合适的小组上台展示；对于未得到展示的小组要在课后布置他们进一步完善，然后做成书面作业，供各小组学习。