STEM SOS模式下初中物理复习课教学规律探究

王忠腾

摘   要：针对中学物理复习课堂中学生课堂效率低下，对教学内容不感兴趣的情况，将结合了项目式学习和探究式学习法的STEM SOS教学模式应用于复习课堂。通过教学实践和讨论总结，发现并且解决该教学模式在实际教学中存在的问题，形成切实可行可推广的课堂教学模式。

关键词：复习课；STEM SOS模式；减负增效

隨着国家“双减”政策的落地，在日常课堂教学中，如何达到“减负增效”的目标是广大教师需要探索和突破的一大问题。通过对STEM SOS模式教学理论的学习和实践，这种教学模式十分契合当下物理课堂教学的要求，是培养学生科学素养，实现物理课教学目标的有效途径。STEM SOS课堂模式在新课的教学中取得了一定的成效之后，本校教师继续探索了如何将STEM SOS教学模式运用在物理的复习课中，以达到提高复习课的课堂效果。

长期以来，复习课的课堂效率处于较低的水平。一方面，复习课以巩固旧知识为主，对学生缺乏吸引力，课堂学习动力不足；另一方面，学生对学习过的知识掌握情况相差较大，既有“跟不上”，又存在“吃不饱”，课堂容量很大，侧重点不好把握，容易顾此失彼，增大了课堂的设计难度。现有的复习课堂中，主要集中在科学思维的提高，而在物理观念、科学探究、科学态度与责任方面，缺乏足够的设计空间。

1  案例分析

STEM SOS模式下的物理复习课堂与过往教学模式截然不同，如图1所示，STEM SOS模式下的物理复习课从身边的一些项目出发，启发学生利用已学习的知识解决项目中部分问题，通过合作讨论、动手操作、数据分析等科学探究过程得到设计方案或者制作作品。下面以“内能与热机”单元复习课教学设计为例，讨论STEM SOS模式下的复习课的模式探究。

首先，教师引导学生确定课堂要探讨的项目

教师分享近期国家航天成果“长征五号B”运载火箭搭载“神州十三号”飞船将中国航天员送到天宫号宇宙空间站。之后，提出项目设想：假设你是一名火箭设计师 ，通过本单元的学习，需要考虑到哪些问题？

在教师的引导下，学生提出这些涉及本单元知识点的问题：（1）火箭的动力能量来源；（2）火箭的燃料选择；（3）火箭的发动机的设计；（4）火箭的发射架降温。

接着，学生通过小组探讨，针对刚才提出的问题回顾相应的单元知识点。针对问题（1），复习了内能概念、影响内能大小的因素、改变内能大小的方法等知识点。通过讨论得到结论，需要足够多的内能通过做功的方式转化为火箭的机械能，才能保证火箭获得足够大的速度，到达指定的高度。针对问题（2），复习了燃料热值的概念和关于热值的计算。提出火箭需要的燃料要放出足够大的内能并且质量较小，因此需要选择热值较大的燃料。针对问题（3），复习了汽油机和柴油机的构造和工作原理、热机效率，提出建议，火箭发动机应该尽量提高热机效率，减少其它能量损耗。针对问题（4），复习了物质比热容的概念和特点以及关于比热容的计算。提出发射台周围需要用比热容较大的水吸收火箭发射时产生的热量，避免发射架过热。

为了使学生能够更加直观地感受到火箭发射升空的过程，让学生课前制作了火箭模型（如图2），课堂上进行汇报。火箭以火柴头火药为燃料，实验前，将2根火柴头磨成粉末状后装入铜管。火箭的底座插入铜管，发射时用酒精灯加热铜管使火药燃烧释放内能，推动火箭上升。

在观察过火箭上升的现象之后，教师提出要测定该火箭模型的热机效率，学生开展火箭热机效率的测定设计（如表1）。

最后，教师布置实践作业，让同学们在课后优化火箭模型，提高火箭的热机效率。

本节课中，学生思维活跃、求知欲强，在复习原有知识的基础上，课堂生成资源丰富，形式灵活多变，充分体现了STEM SOS教学模式在复习课中的优势。

2  STEM SOS教学模式的优势

2.1  STEM SOS教学模式在复习课中激发学生学习的积极性

兴趣是最好的老师，是学生学习知识的动力之源。复习课中，简单地重复陈旧的知识点难以引起学生学习的兴趣，使得复习课的气氛较为沉闷，缺乏活力。而在STEM SOS模式下的复习课中，教师选择最新的国家科技成果、身边的热点事件或者生活中的小发现为背景，调动了学生的求知欲，学生希望利用所学知识来解释这些现象，从而主动去回顾知识，运用知识。

2.2  STEM SOS教学模式在复习课中开发学生的创造力

创新精神是科技进步、社会发展的动力，正是有了各种奇思妙想，使得生活更加舒适、便捷。中学生思维活跃，与时俱进，眼界开阔，具备有强大的创新能力。STEM SOS模式下的物理复习课为培养学生的创新能力提供了广阔的平台，课堂中，学生利用已有的知识为项目设计方案或者进行科技制作，通过不断地优化设计，推陈出新，完善作品，激发了学生的创新意识。

2.3  STEM SOS 教学模式在复习课中培养学生知识的综合应用能力

在阶段性复习中，往往涉及到知识的综合应用，STEM SOS教学模式能够更好地串联各单元的知识点，形成更加完整的知识体系。STEM源于科学、技术、工程、数学学科的综合课程的开发，注重跨学科的综合应用，而初中的物理知识就涉及到这四个方面的应用。将STEM的概念移植于复习课堂，进行跨章节、跨模块的知识的应用，有利于构建完整的知识结构，提升了学生的整体综合应用能力。

2.4  STEM SOS 教学模式在复习课中激发学生爱国热情，培养民族自豪感

STEM SOS以国家最新的科技成就为项目背景，通过课堂学习，学生了解了宇宙空间站、北斗卫星导航、“蛟龙号”潜水艇等科技成果，了解了最新的战斗机、航空母舰、导弹等军事成果，了解了5G网络、高速铁路、核能电站等民用科技。通过项目学习，学生能够感受到祖国的强大，同时知道国家发展的需求。从而，将自身发展与国家的现状连接在一块，看清发展方向，不由自主产生学习的动力。

2.5  STEM SOS 教学模式在复习课中提供实践机会，培养创新意识

实践是验证理论的根本途径，学以致用是知识学习的最终目标，STEM SOS为学生提供了动手实践的机会。通过项目设计、制作，学生充分发挥想象能力，展示创造能力。在众多作品中，既有水火箭、照相机、电动机、抛石机等简易装置，也有无接触式垃圾桶、声控水龙头、4G远程控制灭火车等创新装置。课堂培养了学生的创新意识，使他们勇于创新、乐于创新、擅于创新。

3  在探索教学模式的过程中，遇到了一些问题并且进行研究

3.1  课堂中知识点复习和设立项目的先后顺序

项目的建立需要已有知识的支持，而知识的应用又需要项目的引领，知识复习在前还是项目建立在前，在探索过程中出现了一定的困惑。通过多个课例的实践发现，若先进行知识点的巩固，则降低了进行项目的难度，有利于后续课堂活动的开展，但教学缺乏思维的启发，不利于创新思维培养。若一开始就进行项目的设立，利用问题来驱动学习，学生带着问题进行知识的复习，则课堂资源生成更加丰富，参与率更高。因此，STEM SOS模式下的复习课中应该先设定项目，然后用项目引导知识的巩固。

3.2  项目的确定与物理模型的建立

生活中的实际问题往往涉及多学科的知识，涉及到物理方面的也利用了跨单元的知识，如何将真实情境简化并且提取有针对性行的物理模型，是设计STEM SOS模式下物理复习课的重要问题。例如，关于北京冬奥会的冰雪，就可以设计出关于物态变化、密度测定、压强计算等方面的课程。教师要针对教学目标，构建针对热点问题的适合初中生探究的物理模型，项目模型具有真实性、科学性、适切性，便于课程的设计和教学目标的实现。

3.3  课堂中生成资源的开发与利用

STEM SOS模式下的復习课以现实情境为背景开发学生的创新思维，当思维发散的青少年遇上当下的热门话题，就能产生丰富的且意料之外课堂资源，教师要探究如何在课中处理好它们。首先，教师从项目中提取与教学目标有关的内容，提出指向明确的问题，将学生引导到所要探讨的方向上，避免无关问题的产生。其次，将课堂延伸至课前与课后，课前收集学生对项目的想法，做好问题预设，鼓励学生课后对课堂的生成进一步地进行探讨。课堂中，以学生为主体，不拘泥于原有设计，以设计、讨论、汇报、相互评价为主要手段，巩固知识点的同时培养学生合作、表达、动手等方面的能力，提高综合学科素养。

通过近几年对STEM SOS的教学模式的探索与实践，促进了教师的课堂教学水平，对课堂教学效率的提升，学生的科学综合素养的培养起到了促进作用，对新模式下出现的一些问题还需要广大教师的进一步的探究与总结。