張瑜

摘 ? 要：當今社會高速發(fā)展，社會迫切需要綜合型人才，STEM 教育注重跨學科滲透，基于STEM 模式下的初中物理教學，正在改變著當代教育的方式。STEM教育與初中物理教學相結合，將各個學科的知識和科學思維方式運用到物理教學中，能，注重學習的探究過程，知識建構過程，為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)打下堅實的基礎。

關鍵詞：STEM教育;初中物理教學;科學探究

引言

隨著信息技術的發(fā)展，社會朝著全球化方向發(fā)展。為了提高社會競爭力，社會對于人才的需求越來越迫切。因此，中學教育應為社會培養(yǎng)綜合性人才打下堅實基礎。STEM教育是一種培養(yǎng)學生綜合素質的教育模式，近年來STEM教育教學理念逐漸走到人們的視野中。物理學是中學基礎課程中一門傳統(tǒng)的科學學科。將STEM模式運用在初中物理課堂教學中，促進兩種教育的有機融合是新時代背景下社會對物理學科教學的新要求。筆者將解析STEM教育模式，以及淺談幾點STEM教育理念下的物理教學。

1 ?STEM教育模式解析

STEM 教育最早由美國學者提出，STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。2006年，美國總統(tǒng)布什在其國情咨文中提出《美國競爭力計劃》這項計劃。在其中提出在知識經濟高速發(fā)展的時代，培養(yǎng)綜合型人才，是提升全球競爭力的關鍵。因此，STEM教育對培養(yǎng)綜合型人才至關重要。STEM教育模式就是以科學、技術、工程、數學等學科相互融合，形成一種新的更科學的思維方式和教育教學的方式。STEM模式是一種為學生創(chuàng)設學習情境，提供深入研究，發(fā)展培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)的教育模式。

2 ?STEM 教育模式與物理教學的聯(lián)系

物理學是一門以研究所有物質基本運動規(guī)律和基本結構的自然學科。物理學作為一門自然科學，在中學教學中有它完整的知識體系和教育教學的方法。對比中學物理教學與STEM 教育理念中的契合點：（1）物理教學過程中，常常以數學作為解決問題的輔助工具，以實驗探究作為研究概念規(guī)律的手段。這種數形結合的教學方法與STEM 教育中強調跨學科教學培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)本質是一樣的。（2）現(xiàn)代物理教學特別提倡學生在做中學、玩中創(chuàng)的教育理念，強調從生活實際出發(fā)，從具體情境出發(fā)。這與STEM 教育理念中強調教師為學習者創(chuàng)設情境的理念也是類似的。（3）物理教學中科學探究的過程：引導學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設計創(chuàng)新實驗，進行試驗，收集數據，分析數據，對實驗過程評論的過程，是讓學生經歷同科學家一樣的知識建構的過程，這與STEM 教育強調知識學習的建構過程完全是一樣的。在整個的知識探究建構過程中，運動用多媒體技術，工程，數學收集、處理、分析數據。整個探究過程是個完整的學科融合過程，就是一個STEM 教育的過程。

因此在初中階段探索基于STEM 教育的物理學習方式，對學生物理學習知識的實效性，對實現(xiàn)提升學生綜合科學素養(yǎng)的教育目標有著非常重要的指導意義。

3 ?基于STEM模式的初中物理實踐教學

基于STEM模式下物理的學習過程中，不僅是物理概念、規(guī)律科學方法等單一的學習，而是將工程、技術、數學等融入到物理學習的各個環(huán)節(jié)?；赟TEM模式物理教學強調創(chuàng)設情境和問題驅動，以培養(yǎng)學生學習興趣為內驅動力，讓學生學習過程中掌握主動權，培養(yǎng)自主學習的能力，實驗探究的能力。STEM模式下物理教學能運用工程、技術、數學等知識從各個方面深入思考問題，多方面、多角度的思考問題，培養(yǎng)學生發(fā)散思維，創(chuàng)新思維，需要做好以下幾點。

3.1 ?激發(fā)興趣 保護求知欲

STEM模式下物理的教學我們更注重情景的創(chuàng)設，激發(fā)學生求知欲。例如在學習滬科版初二物理上學期第三章，第一節(jié)內容“聲音的產生與傳播的”內容時可以運用多媒體技術收集素材，可以播放最近網絡上熱議的一段視頻—貴州深山“龍吟”視頻。接著提出聲音究竟是怎么產生的？為什么可以被人們聽見？這真是龍吟生嗎？

在學習第四章第三節(jié)內容時可以引用2020年7月4號長白山頂峰出現(xiàn)“佛光”視頻。提出問題”佛光”的由來。引發(fā)思考，激發(fā)學生的求知欲。學習的情境可以是自然的視頻的引入，更可以是教師的創(chuàng)設。再如，在學習摩擦力這個知識的時候，我們可以創(chuàng)設情景：在桌面上放一根筷子，一堆米，一個杯子，提出問題：如何用一根筷子將米提起來？ 再或者通過演示實驗創(chuàng)設情境，例如點燃白煙為何可以引燃蠟燭等等。在STEM模式，運用技術、工具等手段創(chuàng)設物理學習情境將會是多種多樣，豐富多彩的，讓學生體會物理來源于生活，又有別于生活是個奇妙的世界。

3.2 ?重視自主學習 強化科學探究

基于STEM模式物理教學，以學生自主學習為主導，強化科學探究過程。在物理課堂教學中，要引導學生運用科學、技術、工程、數學等知識和有效的學科思維，進行實驗的設計和探究過程。學生自主創(chuàng)新實驗不是只做實驗，而是一種課堂教學方式，也是學生思維參與的深度學習方式[ 1 ]。

例如在初三復習物體的密度測量時，可以創(chuàng)設一個實驗項目“探究未知的神秘物體”。老師為開展這個實驗項目提供必要的實驗器材和環(huán)境。學生進行分小組討論，實驗設計方案，選擇實驗器材，并完成探究未知物體的密度實驗。實驗項目如下：

項目任務：探究物體密度

實驗原理：ρ=m/V

制定實驗方案并完成計劃：利用天平、量筒、水、未知物體，測出物體密度。

收集分析數據：物體密度誤差與什么因素有關？

想一想：沒有天平或者量筒如何設計實驗？

深入探究：天平量筒雙缺該怎么設計？

發(fā)散思維創(chuàng)新實驗：運用浮力，杠杠，滑輪等工具，結合受力平衡。運用數學建模，列方程等方式。創(chuàng)新實驗測量物體密度。

要完成教師設定的實驗項目，學生需要層層深入解決問題，學生在自主解決問題的過程中培養(yǎng)了動手能力，實驗創(chuàng)新能力，實驗探究能力。隨著不斷深入地研究，開拓了學生的思維，讓學生經歷了科學家相似的知識建構過程，更能理解各個知識點之間的內在鏈接過程。提高了學生科學素養(yǎng)，提高了綜合素質。

3.3 ?跨學科綜合提高物理學習實效性

物理是探究物質運動和規(guī)律的學科，數學是學習物理的重要工具。學好數學知識，將數學知識和科學思維方式與物理學科的高度融合，也是STEM模式在物理教育教學過程中的必然要求。近年來，物理中考和各地市市質檢題目也越來越重視物理題目的情景創(chuàng)設，學科之間的相互融合。

例如2020年6月的福州質檢卷的33題，給出了自動給水裝置的簡易示意圖，該題不僅結合了傳感器的知識。同時給出物體受到的浮力F的大小與注水深度h的關系圖象。這是一道結合了具體情景，工程，技術，數學，以及浮力，重力，受力平衡等知識的綜合型題目。如果只根據物理知識，這道題需要在理解注水過程中浮力的變化，以及傳感器壓力的變化過程，結合圖象信息才能解答。但是在學生對函數知識掌握較好的情況下，根據圖象就可以得出F與h的函數的正比關系，根據前后兩條線段斜率相等的情況，以及傳感器的知識，就可以解析出停止注水時，容器最后的深度。從而避免了復雜的，中間浮力變化過程的分析，找到了快速解決問題的突破口。

再如今年廈門市的二檢卷的33題是彈簧的彈力和壓力傳感器相結合，根據數據得出彈力F與形變量x的一次函數關系，才能決定實際問題。三明卷的第16題，需要結合圖象，當電阻一定時，電壓的變化量除以電流的變化量是不變的。如果用物理知識解釋，由于內容太過抽象學生不好理解。引入電壓、電流成正比的圖象，學生就能直觀的發(fā)現(xiàn)，電壓的變化量除電流的變化量不僅等于定值電阻阻值，也是圖象的斜率是不變的。諸如此類題目不勝枚舉，這些題目給我們廣大一線教師以啟示，現(xiàn)在物理題目的趨勢越來越重視學科的綜合化，物理題目的解決方案也不再是純粹的物理公式，解決問題的方式可以是多樣化的。因此STEM模式下物理教學顯得尤為重要，平時學習物理的過程就要將數學一次函數、二次函數、方程知識，以及工程技術與物理知識相結合。將數學思維方式，解析圖象方式、方法和各種壓力、溫度傳感器知識運用到解決實際物理問題上來。只有跨學科的深入融合才能開拓思維找到解題思路。多樣化、深入化，多角度、多層次地剖析問題，才能在遇到實際問題時運用發(fā)散思維，創(chuàng)新方法快速高效地解決問題。

4 ?結語

綜上所述，基于STEM模式下物理課堂教學能有效提高課堂效率，是未來物理教學的發(fā)展趨勢。同時各個學科知識更好的融合需要找到更多的契合點，還需要廣大一線教師不斷努力探索研究。在STEM模式下物理學科教學可以將知識點進行有效延伸，促進各個學科知識和科學思維方法深度融合。STEM模式下物理教學能有效改善傳統(tǒng)物理課堂枯燥的教學氛圍，活躍課堂。基于STEM模式物理教學能開拓思路，幫助學生有效構建科學知識、提高物理課堂教學效率，為社會培養(yǎng)綜合型人才打好基礎。因此STEM模式下物理教學，還需要一線物理教師不斷實踐探索完善使其能更好的為中學物理課堂教學服務。

參考文獻：

[1]李進，湯金波，肖永琴.再論學生自主創(chuàng)新實驗是物理教學的最優(yōu)途徑[J].人大復印報刊材料·中學物理教與學，2019 （4）：47-51.