STEM教育理念下的初中物理教学策略

张靖红

【摘要】传统的初中物理教学过于模式化，学生被动接受一系列知识，难以落实物理核心素养，因此需要探究一种新型的物理教学方法，改变传统教学模式的弊端。文章以STEM教育理念为中心，阐述了STEM教育理念的特点、应用原则、应用意义，分析了基于STEM教育理念的初中物理教学策略。

【关键词】STEM教育;初中物理;概念;意义;策略

一、引言

STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育的出现，缓解了传统教育环节存在的弊端，优化了课堂教学效果。具体而言，STEM和传统的学科分离教育不同，其强调各个学科之间是存在联系的，应该将工程、科学、技术、数学联合在一起进行分析，提高学生的综合能力。将STEM教育和中学物理学科相结合，可以挖掘出物理学科中所包含的一系列社会、科学等知识。教育者基于该理念重新设计教学内容，能够实现课程资源的充分整合，提高学生对物理学习的兴趣和质量。

二、STEM教育理念的概述

（一）STEM教育的概念

STEM属于一种专业词汇。20世纪80年代的美国出现一个词汇SMET，强调四门单独的学科，其中，S指的是科学，M指的是数学，E指的是工程，T指的是技术。2001年，美国又提出了一个新的词汇，就是STEM，和之前的SMET有所不同，其更强调将这四门学科紧密结合到一起[1]。如，科学的目的在于对自然界的客观规律进行认知，技术和工程则是在对自然规律充分了解的前提下对世界进行改造，数学则是技术、工程这两门学科非常重要的教学工具。由此可以看出，这四门学科之间是存在一定的关系的。将STEM运用到初中物理课堂中，就是将这四门学科作为一个整体，引导学生去探究问题，解决问题，不断发展学生的批判性思维与创新理念。

（二）STEM教育理念的特点

STEM教育理念具有三大特点。第一是跨学科特点。STEM教育理念强调将四门不同的学科融入一门学科的教学中，打破传统的学科之间的界限，利用不同学科解决很多问题，对提高学生的物理探究能力具有重要的意义。第二是体验性特点。在中学物理课程中融入STEM，教师需要创设生活化的情境，让学生了解课本和生活之间存在的联系，使学生参与并解决问题。无论是问题的提出、解决还是验证，学生均可以获得体验。第三个特点是具有设计性。STEM教育理念的核心特点是设计性，教师通常会重点设计某一个问题，引导学生思考和探究，最终实现知识的构建，提高学生的综合能力。

（三）STEM教育理念应用的原则

首先需要遵循关联性原则。在初中物理课堂中应用STEM教育理念，需要体现出关联性原则。教师在课前基于所需要教学的内容，合理地将STEM教育理念中各门有关联的学科融入教学活动中，能够帮助学生理解复杂的问题，提高某种技能或者综合能力。其次是情境性原则。教师在课堂中创设情境，引发学生的想象，提高学生的兴趣，这样的课堂符合学生学习的规律，能够使学生在情境中进行一系列探究活动，发挥出STEM教育理念的真正作用。再次是开放性原则。该原则主要体现为课堂的开放性。学生在教师的引导之下，将已经学过的多学科知识运用到具体问题的解决中;教师通过设置开放性的实验或者活动，引导学生积极参与，使学生在动手、实验、充分思考的过程中发展创新思维。

三、STEM教育理念在初中物理教学中应用的意义

（一）有利于激发学生对初中物理学习的兴趣

初中物理是一门非常基础且重要的学科，具有抽象性与探究性。在传统课堂中，物理教师所采用的教学方法是以课本为主进行讲述的方式。在这种模式下，学生对物理这门课程的学习兴趣不高。融入STEM教育理念后，教师可以为学生创设情境，让学生主动地对相关问题进行探究。这是对传统课堂的彻底转变，也确立了学生在课堂中的主体地位。在无形中，学生的注意力就会被吸引到物理课堂中，学习兴趣也会得到激发。

（二）有利于培养学生的探究与创新精神

STEM教育理念强调开放性原则。教师可以设置开放性的实验探究活动，让学生自主地参与到活动中，利用所学习的各科知识进行分析思考，从而提高学生对物理学科的探究与创新能力[2]。

（三）有利于提高学生的物理核心素养

初中阶段的物理除了要传授学生基础的物理知识，更重要的是培养学生的物理探究思维、科学精神与创新能力。在传统的物理教学模式下，学生以记忆知识为主，很难落实核心素养，和新课改所提出的教育理念不相符。融入STEM教育理念，需要遵循情境性、开放性、关联性等原则，是对传统教学模式的创新，在激发学生学习兴趣的同时，能够落实物理学科核心素养。

四、基于STEM教育理念探究初中物理教学策略

（一）基于技术理念创设情境，激发初中生对物理课程学习的兴趣

STEM教育理念中的T指的是技术（Technology）。当今社会，信息技术已经渗透到人们生活的方方面面。教育领域也融入了多媒体、互动白板等技术。教材中的文字枯燥无味，物理教师要利用信息技术，为学生创设物理情境，激起学生对物理学习的兴趣。

如“力”这一课的教学目标是让学生理解力是一个物体对另一个物体的作用，且力的作用是相互的，可以改变物体的形状。在课堂开始之前，为了让学生了解物理知识和学生的生活是息息相关的，教师可以利用信息技术为学生创建生活中常见的“力”的情景，让学生了解力的作用，如拔河比赛、掰手腕、人工推车挖土等，借助生活中的案例引导学生思考什么是力、力的基本特征;也可以让学生在课堂中演示掰手腕。运用这种教学方式，可以激起学生对物理课程探究的兴趣，优化课堂教学质量。

（二）基于数学理念和问题引导的结合，突破重难点知识

STEM教育理念中的M指的是Math，即數学。物理和数学的联系是非常紧密的。物理除了要求学生能够探究一些科学的现象，还需要利用所学习的知识进行计算。在初中物理课程中，教师要善于将问题引导和数学理念相结合，引发学生思考，帮助学生突破在学习过程中遇到的一系列重难点知识。

如“摩擦力”这一内容是初中物理学科的重点。该课需要学生掌握生活中的摩擦现象与摩擦力的相关概念，了解如何增大或者减小摩擦，根据基本的数据与实际情况计算出摩擦力的大小。通常情况下，学生需要先区分出何种摩擦力的种类，然后利用不同的摩擦力知识进行计算。因此，在该课中，教师需要围绕三个重点提出问题。第一，摩擦力有几种形式？第二，如何对摩擦力进行受力分析？第三，融入特定的数值，如何将各类摩擦力计算出来？教师将数学的严谨思维与理念融入物理课程中，让学生以小组合作的方式对各类问题进行分析和探讨，能够逐步挖掘出摩擦力的核心知识，提高学生的实际学习能力。

（三）基于科学理念创设物理实验课堂，培养学生的探究精神

物理学科是以实验为基础的学科，该门学科是建立在科学的基础之上的。无论是现象还是数据的计算都不是凭空捏造的，而是存在一定的科学的依据的。因此，将物理这门学科与STEM教育理念中的Science（科学）融合在一起就显得尤其有必要。在初中物理课堂中，实验是非常基础的教学环节。对实验进行分析和探究不仅能够体现出科学性，而且可以培养初中生的物理探究精神。

如在学习“物体的沉浮条件与应用”这节课之前，学生已经学习过关于浮力与阿基米德的相关知识，了解浮力的产生存在一定的原因，且有大小。在这节课中，则需要探究物体沉浮的条件及其在日常生活中的应用。教师在课堂中可以设置这样一个实验，引发学生思考：准备三个乒乓球，分别装满橡皮泥，装部分橡皮泥和不装橡皮泥，将其放入水中，让学生先思考可能会出现什么。此时学生的结论不一。随后教师将这三个乒乓球放入水中，学生看到了具体的沉浮状况。教师接着引导学生思考：这三个乒乓球究竟有何不同呢？学生通过研究发现重力不同，继而总结出改变物体沉浮条件的一大因素——重力。教师基于科学的实验现象，引发学生思考和探究，对于提高学生的学习能力，培养学生的科学精神具有重要的意义。

（四）基于工程理念创设实践活动，提升学生的物理综合素养

初中物理课程中包含着很多与工程理念相关的知识，比如“力”“压强”“简单机械”等，因此，将工程理念融入物理学科中具有一定的实践意义。

如在“质量与密度”这一课中，教师让学生结合所学习的知识，基于工程设计流程，制作简易的密度计。该任务需要小组合作，有的学生通过将鸡蛋放入水中并在水中不断放盐让鸡蛋漂浮的实验判断液体的密度。接着，各个小组开始根据自身的想象设计方案，并画出简单的设计图。但是在实际操作环节会出现一些问题，比如无法调节重心，密封困难等。此时，教师要根据具体情况，适当引导，让学生从工程师的角度去解决遇到的问题。通过不断地探索、合作，每个小组都制作出了密度计，并在班级中分享。该类教学活动和工程理念相结合，对于增强学生学习物理的自信心，提高学生的综合能力具有重要的作用。

五、结语

综合上述分析可以发现，将STEM教育理念和初中物理教学进行融合具有一定的必要性，符合初中物理这门课程的特性。具体在融入的过程中，教师要根据教学内容合理选择教学方法，确立学生主体地位，激发学生兴趣，落实学生的初中物理核心素养，提高学生的初中物理学习能力。

【参考文献】

罗玉梅.基于STEM教育理念的初中物理实验教学策略[J].科普童话，2020（06）：34.

孫松.基于STEM理念下的初中物理教学策略[J].试题与研究，2019（11）：102.