STEM理念下开展物理综合实践活动的研究

陈小军

(江苏省扬州市江都区武坚中学,江苏 扬州 225000)

STEM教育的理念源于对不同领域的教学融合,它更加强调将多种学科结合起来,以培养学生全面发展.通过物理综合实践课程,我们可以将STEM教育理念融入初中物理学习中,让学生们在实践中体验工程问题的技术革新,深刻理解多学科在日常生活中的应用,从而激发他们的创新思维,提升他们解决问题的能力,达到最佳的教育效果.

1 创设情境,调动心理内驱

1.1 问题情境,形成认知冲突

物理学科的学习需要学生理解物理概念并掌握物理规律,但是无论是基于日常生活中的经历,还是凭借个人的理解,学生总会存在一些不合理的认识,这些认识会妨碍学生正确理解物理概念.先入为主的观念很难被改变,教师需要密切关注学生的学习反馈,以便更好地理解他们的想法,并采取适当的措施来改变他们的思维方式,从而提高他们的学习成果.情境教学是一种非常有效的方法,它可以通过引入相关的情境来激发学生进行思考,帮助他们更好地理解所学内容,并在学习中不断完善自己的知识结构.

例如,在学习“斜塔上的实验”时,教师可以通过问题情境引发学生思考,教师将乒乓球和网球放置在相同的高度,让学生进行思考,并猜测哪个球会先掉落.在这种情况下,许多学生可能会认为网球先掉落,但实际上,这种想法是不正确的.教师可以适时地引入伽利略的比萨斜塔实验,通过这个实验,学生会发现物体的下落速度与它的重量没有直接关系.以此可以通过反复实验来加深对物理概念的理解.学生是课堂学习的主体,通过情境教学,可以让学生更加深入地理解物理现象的本质,激发他们的学习兴趣,提高学习效率.而通过实验操作,学生可以更好地理解实验结果,改变原有的知识结构,从而更好地发现物理的本质.

1.2 生活情境,设置认知悬念

为了激发学生对物理学习的兴趣,提高学习物理的效率,教师可以利用STEM教育和日常生活中的事件,创造出一个充满悬念和有趣的学习情境.这种情境创设教学方法可以激发学生的好奇心,从而激发他们对物理学习的浓厚兴趣,更加深入地理解物理知识.

例如,在学习“压力和压强”时,教师可以利用日常生活中的经验,提出一个有趣的问题:大家都有乘坐火车的经历,但是你们是否发现,有一条白线横跨站台,所有乘客都必须站在白线外面,而站台工作人员也要时刻提醒乘客白线内的危险性.那么,为什么要存在一条这样的白色线条呢?这样的问题情境不仅能吸引学生的注意力,还能够引导学生去探究这个问题背后的原因.通过本章节物理知识的学习,学生对这个问题有了更深刻的认识.当学生在悬念中学习物理的时候,会充满求解答案的渴望,这对提高学习效率很有帮助.通过在初中物理课堂上创设生活化的情境,学生可以基于自身的生活经验,有效地学习和思考相关的物理知识,这不仅能够提高教学的实效性,还能深入理解知识,强化思维能力,促进初中生物理学科素养的发展.

2 动手操作,创新实验模式

2.1 自主探究,发现潜在规律

探究式学习是STEM教育的重要组成部分,它强调学生通过实践活动来探索和学习,而不是仅仅依赖于传统的教学方式.将先进的教育理念融入物理学习之中,学生们可以通过实践活动来提高自己的技能,从而达到更好的学习效果.实验教学在物理课堂上扮演着至关重要的角色,它不仅可以帮助学生提高实践操作技能,而且可以激发学生的学习兴趣,让他们有机会深入探究,从而获得更多的知识.

如在“凸透镜成像的规律”一课教学时,教师应该首先向学生介绍透镜成像的基本原理、实验步骤和注意事项,让他们有一个初步的认识.STEM教育注重学生的实践能力,因此,在物理课堂上要加强实验设计.实验的设计应该富有启发性和趣味性,同时要符合实际情况,使学生能够从中得到启示.教师可以鼓励学生自主进行实验,探索凸透镜成像的规律,并且提供详细的实验指导,帮助他们观察和收集实验数据.初中物理课程旨在培养学生的理性思考能力、洞察力和实践能力,因此,我们应该努力帮助学生把所学的知识融入实际生活,以便他们能够更好地运用所学的知识去解决实际问题.通过提供更多的实验机会,教师可以帮助学生将理论和实际应用结合起来,从而促进他们探究性思维的发展.STEM教育注重让学生在实践中获得更多的知识,通过实验来深入理解,以便更好地应用所学知识.在物理教学中,教师应该重视培养学生的实践能力,为他们提供更多的实验机会,以帮助他们更好地理解知识,培养探究精神.

2.2 小组合作,抽象知识模型

小组合作学习是一种有效的教学方式,它将学生分成若干小组,让每个小组成员互相帮助、互相监督,从而提高学习效率[1].小组合作学习能够有效地提升学习效果,教师可以更好地优化初中物理实验教学模式,为学生提供一个更有利的学习环境,让他们在同伴的帮助下,更加深入地理解物理知识,提高实验操作能力、分析能力和解决问题的能力,从而促进学生在物理实验学习中全面发展.

例如,在学习苏教版物理九年级上册“欧姆定律”一课时,通过控制变量实验,教师可以借助学生的好奇心和求知欲,让他们以小组的形式参与欧姆定律的学习过程,从而培养良好的学习习惯.教师在组织学生运用控制变量法探究电流和电压关系的实验时,可以将班级里的学生分成实力均衡的小组,让他们在运用控制变量法探究电流和电压关系的实验中,以小组为单位,自主设计实验,观察实验结果,并对实验结果进行分析,从而更好地理解和掌握控制变量法.通过举办有趣的小组实验,不仅可以丰富课堂内容,还能营造一个充满活力、互助互爱的环境,促进学生之间交流,培养他们的科研精神,提升他们的科研素养,使他们更加热情地参与物理探索的进程,在未来的科研工作中取得更大的进步.初中物理实验在物理学习中的重要性不言而喻,教师采用小组合作模式,可以大大提高学生的自主性,让他们更加积极地参与到教学实践中,激发他们的学习兴趣,满足他们的学习需求.

3 自主建构,深化学科素养

3.1 自主探究,发展科学思维

传统课堂上往往是教师提问、学生回答,学生完全是被动式学习.然而,STEM教育提倡的是主动式学习,即学生自己寻找问题的答案.通过引入STEM教育理念,教师可以在物理课堂上鼓励学生进行自主探究,以此加深学生对物理的理解.教师可以鼓励学生大胆提问,让学生进行头脑风暴,以期找到新的解决方案[2].

例如,在教学“电流和电流表的使用”这一节内容时,教师可以鼓励学生进行自主构建,找到新的解决办法.教师可以先给学生一些提示,例如:假设你需要用伏安法测电阻但没有电流表,该如何进行实验呢?然后,教师可以让学生自行思考该如何用其他工具来代替电流表.比如,有些学生选择在原始电路中串联一个定值电阻,用电压表测出定值电阻两端的电压,根据I=U/R,求出电流,串联电路电流处处相等,再用电压表测出待测电阻两端的电压,就能求出待测电阻的阻值.通过这个过程,学生可以锻炼自己的逻辑思维能力,同时学会了如何独立思考和解决问题.学生们在日常生活和学习中经常会遇到各种挑战,因此他们需要学会分析、归纳和设计解决问题的方法和步骤,以便能够独立思考并提出解决方案,这对于培养学生思维能力和解决问题的能力非常重要.

3.2 反思过程,培养科学态度

学生在初中物理学习中需要通过反思来提高自己的能力,这种能力可以通过课前预习、课堂教学和课后作业等环节进行培养.通过课前预习,学生可以加深自己对所学内容的理解和掌握,从中发现新的问题,从而激发自己的学习兴趣.在课堂上,学生要积极探索,深入挖掘书本上的知识,以达到最佳的学习效果.通过完成课后作业,学生可以加深对所学内容的理解,并复习和巩固所学的知识,从而大大提升学习效率.

例如,在“升华和凝华”教学过程中,我们重点培养学生的基础概念辨析能力.为了更好地帮助学生理解区分升华和蒸发这两个概念,教师可以通过提出相关问题来与学生进行互动.例如,教师可以问:冬天晾衣服,没有风吹,低温状态下,衣服被晾干了,这种现象是什么?这样的问题可以引导学生去思考,从而加深对概念的理解.学生的回答不一定是正确的,教师需要引导学生进行反思,让学生意识到自己在基础概念理解上存在误差,从而进一步完善自己的认识,这样,学生就可以更深刻地理解概念的本质和内涵.通过分析错题,学生可以更好地反思自己的学习方式,并将错误的记忆结果转化为宝贵的经验.反思是一种重要的学习方式,在初中物理课堂上,教师应该鼓励学生进行自我反思,以便将他们的学习经验与当前的教学目标相结合,提高他们的物理学习能力,促使其在经验中成长,在反思中进步.

4 结束语

STEM理念是一种非常有效的教育方式,它可以帮助我们更好地将其融入初中物理综合实践活动课中,从而激发学生的创造性思维,培养团结协作精神,增强实践技能,提升综合素质.