基于STEM教育理念的高中物理实验教学模式

摘" "要：STEM教育理念是包含科技与数学工程的综合教育理念，具有跨学科、趣味性与情境体验性等特点，可以培养学生的科学技术与数学工程素养。物理是高中阶段的重要学科，中学物理学科以实验为主，然而在实际教学中，大多数教师以实验演示为主，学生缺乏完整的知识结构。近年来，STEM教育理念逐渐受到师生的关注。高中物理教师可以根据STEM教育理念，指导学生学习物理知识，了解技术设计与开发过程，结合情境提出问题，运用实验探究解决问题。本研究概述了STEM教育理念的内涵，分析了高中物理实验教学中存在的问题，提出了基于STEM教育理念的物理实验教学模式的应用。

关键词：STEM教育理念 高中物理 实验教学模式

物理是以实验为基础的自然学科，对提高学生的科学素养具有重要作用，学生通过创新实验设计，可以激发学习热情。“新课标”要求教师传授科学知识，培养学生的科学探究与创新思维能力。STEM教育是科技与数学工程等多学科的综合教育，注重学科间的整合与联系，可以激发学生强烈的求知欲，锻炼学生的动手操作能力，培养学生的综合素养。

一、基于STEM教育理念的高中物理实验教学

STEM教育理念将科技与数学工程学科有机融合，以问题为导向，加强现实世界与知识规律间的联系，是多学科有机融合的综合教育形态。在STEM教育理念下，学生可以将各学科零碎的知识系统化，结合相关科学工程知识，利用信息技术手段提出问题解决方案。STEM教育理念契合“新课标”的要求，基于STEM教育理念的高中物理教学具有综合性与动态多样性等特点，有利于培养学生的思维能力与解决问题的能力，增强学生的团队协作与交流表达能力，使学生懂得物理知识的应用价值。

二、高中物理实验教学的问题分析

STEM教育理念旨在发展学生的综合素养，教师在高中物理课堂教学中融入STEM教育理念，有利于培养学生的创新能力与合作意识。同时，STEM教育理念契合“新课改”的要求，以STEM教育理念指导高中物理实验教学，具有重要的现实意义。目前，受到多方面因素的影响，高中物理实验教学存在许多问题，这些问题影响了STEM教育理念在物理实验教学中的应用，因此教师需要分析物理实验教学的现状，探索有效应用STEM教育理念的策略。

当前，在高中物理实验教学中，存在一些显著的问题，如学生缺乏创新思维，实验态度不端正，缺乏完整的知识体系，学科融合能力较弱；教师缺乏STEM教育理念的相关知识，教学模式的创新能力较弱；在高中物理实验教学中应用STEM教育理念受到诸多因素的限制，包括物理课程与STEM教育融合的教学案例较少；我国的教学评价机制以考试为主，应试教育给师生带来较大压力，限制了STEM教育的发展，等等。

三、基于STEM教育理念的物理实验教学模式

物理是以实验观察为基础的学科，实验是物理教学的基础，优质的物理实验课程可以激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维与严谨的科学态度。要培养学生的物理学科核心素养，教师需要在教学中融入STEM教育理念，坚持理论结合实践，从多个方面采取措施，提高物理实验教学的质量。

（一）优化物理实验教学设计

物理课程是高中自然科学领域的基础课程，实验是物理教学的重要环节，教师要鼓励学生针对实验问题，设计探究方案。高中阶段的物理知识大多枯燥乏味，对此，教师可以采用演示实验的方式，揭示生活中的物理现象，激发学生的求知欲。

在高中物理实验教学中，教师要将生活实际问题与学科知识融合，让学生以小组为单位动手解决问题，促进学生的交流与分享。学生通过“收集材料—相互讨论—解决问题—得到结论”这一过程，可以提高自身的协作能力。

STEM教育是一种跨学科教育理念，强调科学、技术、工程和数学四个学科的整合。这种教育理念注重培养学生的创新思维和解决问题的能力，使学生能够更好地应对未来的挑战。在高中物理实验教学中，教师可以基于STEM教育理念，采用以下几种模式：第一，基于问题的学习模式，即教师设计一些与物理实验相关的问题，引导学生通过自主探究、合作学习等方式，解决这些问题。这种模式可以激发学生的学习兴趣，提高他们的自主学习能力。第二，设计与制作模式，即教师提供一些材料和工具，让学生自主设计实验，这种模式可以培养学生的创新思维和实践能力。

（二）在STEM理念下创新物理实验教学的方法

STEM教育理念强调跨学科整合，通过解决复杂的问题，培养学生的创新能力和实践能力，提高学生的物理学科核心素养。STEM教育理念符合“新课标”的要求，可以解决目前高中物理教学中存在的学生动手实验机会少、逻辑思维能力不足、学习内容与实际生活缺乏有效联系等问题。教师在STEM教育理念下开展物理实验教学时，要选择合适的教学内容，设计多元融合的教学目标。

当前，在我国高中物理教学中，存在教师对物理实验重视不足、教学内容与实际生活脱节等问题，影响了学生创新能力的发展。对此，在高中物理实验教学中融入STEM教育理念时，教师要开发“第二课堂”，建立多元化的评价体制。学校也要集合社会力量，加大资金投入，开发课程资源，组织专家编写有效的学习资料。

（三）在高中物理教学中融入STEM教育理念的实例

高中物理教学注重科学精神的渗透，在课堂教学中，教师要采取科学的方法进行实验，加深学生对物理知识的理解，提高学生的科学素养。将STEM教育理念融入物理实验教学，可以培养学生分析、解决问题的能力。教师可以分析学生的学情，确定STEM教学的目标，并采用问题探究式教学法、项目任务驱动法等多种教学方法，提高物理教学的效率。

以“自由落体运动”为例。学生虽然前期已经学过匀速直线运动的相关知识，初步掌握了相关的物理规律，具备一定的逻辑思维与自主探索能力，但对自由落体运动的概念缺乏全面、清晰的认识。本课的教学目标要求学生了解自由落体运动的概念，通过打点计时器测量重力加速度，分析相关的运动轨迹，提高自身的协作能力。在教学中，教师可以通过播放相关视频来创设情境，向学生提出问题，从生活角度出发引入自由落体运动的物理概念，帮助学生进行思考。接下来，教师可以利用各种材料，做自由落体运动的实验，引导学生探究影响不同质量物体下落速度的因素。

总之，实验是高中物理教学中的重要内容，教师要在实验教学中融入STEM教育理念，对教学内容适当进行调整与拓展，提升学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1]彭大琴.高中物理实验教学中STEM教育理念的应用[J].高考，2022，（34）：102-104.

[2]倪开荣.STEM教育理念在物理实验教学中的应用探索[J].文理导航（中旬），2021，（6）：51.

（作者单位：江苏省启东中学）