STEM教育引领下的初中物理教学策略——以“浮力”一课为例

王瑞刚

（甘肃省庄浪县水洛中学）

相较于传统的教学模式，STEM教育表现出了更强的跨学科、综合性和互动性特点，融合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个模块，教师可以灵活选择教学切入点，创新物理教学方法。STEM教育是对现有教学方法的重新调整，也为学生提供了更多的选择机会。下面以人教版《义务教育教科书·物理》八年级下册“浮力”一课为例，探讨STEM教育引领下的初中物理教学策略。

一、STEM教育的育人优势

1.综合化教学，全面育人

在课程改革背景下，教师必须设计集能力训练、思维训练于一体的物理教学新模式，改变学生的物理学习流程。以往的物理教学过于重视对于物理知识的应用，而忽视了学生学习能力和物理核心素养的开发。STEM教育的应用填补了这一空白，借由多板块的教学机制，越来越多的学科知识和物理活动出现在课堂上，使学生能够在学习、分享的过程中掌握物理学习方法。配合STEM教育，理论探究、实践互动、课外延伸等板块都能在初中物理课堂中发挥出价值，学生将从新的角度认识、学习物理知识。

2.开放式授课，自由发挥

初中物理教学以帮助学生掌握物理知识、锻炼学生科学思维、形成物理基本观念为教学目标，重视学生物理技能与学习能力的开发和训练，以物理互动、教学交流为基本出发点。但是在“灌输式”教学的影响下，大部分学生只能从教师和教材中获取物理知识，缺乏自主学习的机会。一些物理概念、定理和答案甚至完全来自于教师的讲解，导致学生难以利用生活素材和主观能动性去解决相关问题。STEM教育将教学活动分为多个板块，在指导学生学习的过程中进一步保障了教学工作的开放性和互动性特点，为学生提供了交流和感知的机会。

二、STEM教育下的初中物理教学

1.借助STEM教育呈现物理现象，激发学习兴趣

兴趣是最好的老师。对于初中生来说，其是否愿意参与教学活动，是否愿意主动围绕教学知识点发起探究，这一系列问题都要依靠学生的“兴趣”来回答。STEM教育将直观的物理现象以实验为载体呈现在课堂上，在对重量、质量等关键物理因素进行分析的同时，依靠数学元素帮助学生掌握物理知识的内在联系，发展学生的科学思维。通过STEM教育实施教学工作，能够让学生在直观观察物理现象的同时掌握物理知识，依靠STEM教育解读物理现象中蕴含的物理原理，从而启发学生的物理核心素养。

例如，在教学“浮力”一课时，教师可以尝试配合STEM教育创新物理教学方法，用“科学”模块来吸引学生的注意力。以“浮起来了”为主题在课堂上开展讨论活动，与学生探究铁板、铁碗、塑料板、木棒等物品，哪些能够浮在水面上？在设计问题之后，教师与学生进行大胆假设并开展实验，记录物体的沉与浮的情况：铁板、木棒沉入水中；铁碗、塑料板浮在水面上。随后设计互动问题：物体能够浮在水面上，受到了哪些因素的影响？在交流的过程中，提出浮力的概念。部分学生则会结合生活现象提出新的问题：铁板与铁碗都属于铁，但在质量相同的情况下，铁碗依旧能够浮在水面上，这是为什么？科学意识逐渐觉醒，使学生主动去猜测影响浮力的因素。部分学生认为，物体的沉浮受到物体质量的影响，质量大的物体无法浮在水面上；部分学生则认为，物体的沉浮受到物体形状的影响，能够排开液体的物体能够浮在水面上。此时，物理教学变成了对“影响浮力的因素”的探究，学生的学习积极性被充分调动起来。在STEM教育下，物理教学回归本质，通过物理现象来展示科学原理，让学生感受科学的独特魅力，引发学习欲望。

2.借助STEM教育开展探究活动，掌握物理知识

STEM教育以开放、综合、科学为基本的教学要求，将不同的教学模块整合在学科教学中，鼓励学生进行自由选择，并逐步发展学生的科学素养。针对STEM教育的定位，教师要尝试构建以学生为主体的教学模式，积极调动学生物理学习的积极性。教师可以设计探究式教学活动，要求学生在提出问题的同时，尝试探究物理知识，优化物理教学。

例如，在教学“浮力”一课时，教师可以将科学、技术、工程、数学等各个模块拆分开来，组织教学活动。在探究“影响浮力的因素”时，教师可以要求学生独立设计探究实验，根据自己已经掌握的物理知识设计实验方案。学生准备了质量相同的铁板、铁块和形状相同的木块、铁块。将三种实验材料分别投入到水中，记录物体的沉浮现象，做出实验假设。

现象1木块浮在水面上，铁块沉入水中，物体受到的浮力与物体的质量有关；

现象2：铁板浮在水面上，铁块沉入水中，物体受到的浮力与物体与水接触的面积有关。

在设计实验方案的过程中，教师不对学生的实验过程进行干预，而是鼓励学生结合生活经验进行科学分析，依靠称量、实验的过程记录不同物体的沉浮。首先，设计科学实验，记录物体的沉浮状态。其次，基于科学视角做出假设：物体的沉浮与物体本身的质量有关、物体的沉浮与物体与液体接触的表面积有关。依靠STEM教育启发学生的科学思维。随后，通过实践活动锻炼学生的物理实践技能：测量铁板与铁块排开水的体积，对比它们排开水的体积的差异，证明浮力的大小与排开水的体积有关。在互动之后，围绕着物理知识展开深度探究，依靠环环相扣的教学模式推动STEM教育的落实。

3.借助STEM教育延伸教学范围，积极开展互动

为了帮助学生掌握物理知识，教师需要结合教学要求开展物理活动，调动学生的学习积极性。但以物理理论为核心的活动方案难以满足学生的学习需求，利用STEM教育调整活动计划，有助于学生激发主动探究的学习热情，充分满足学生的物理学习需求。在STEM教育的引导下延伸教学范围，能够为学生带来全新的学习体验。

例如，在教学“浮力”一课时，在探究了“被排开液体的体积影响浮力的大小”后，教师可以利用木板与铁皮继续开展物理实验。要求学生借助STEM教育独立开展实验，通过调整变量来设计实验方案。在证明了浮力与物体与液体之间的接触面积有关之后，继续引入新的探究问题，延伸教学范围：在世界上有一个内陆湖，名为“死海”，其含盐量极高，密度大，不会游泳的人也可以浮在水面上；但在普通的湖泊中，人却会沉入水中，这是为什么？配合STEM教育，教师开展课外物理实验活动：为学生准备自来水、盐水、酒精等材料，在开展实验之前记录各种材料的用量，并测量液体的密度。在表格中记录不同液体的密度，利用质量为20 g的微型木板进行实验，观察其沉浮状态，从而得出影响浮力大小的关键因素：液体的密度也会影响物体的沉浮。在初中物理教学中，教师要利用STEM教育引导学生主动挖掘物理知识，从科学现象入手延伸教学范围，提升学生的物理探究技能。

综合“浮力”一课的教学活动来看，STEM教育能够在教学活动中发挥出一定的育人价值。根据教学要求，教师可以尝试从不同的角度应用STEM教育，或是对科学、技术、工程、数学等板块进行拆分应用，或是利用STEM教育锻炼学生的物理思维。从不同的角度开发STEM教育的价值，能够帮助学生重新认识物理教学活动。