在初中物理教学中渗透STEM教育的探究与实践

李永钊

摘   要：科学是STEM教育的重要基础，而物理是科学的主要组成部分。文章以八年级物理“压强”教学为例，阐述了渗透STEM教育的初中物理教学，总结了学生在小板凳的设计、制作和评价等学习过程中的收获，提出了STEM教育在初中物理教学中的渗透点。

关键词：初中物理;STEM教育;物理教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）11-0012-4

《义务教育物理课程标准（2011年版）》指出：物理学是人类科学文化的重要组成部分，是研究物质、相互作用和运动规律的自然科学。它一直引领着人类探索大自然的奥秘，深化着人类对自然界的认识，是技术进步的重要基础[1]。在我国学科教育的大环境下，物理作为科学的重要组成部分，是培养具有核心竞争力人才的重要学科。而初中物理教学承担着引导学生建立正确的科学思维、提高科学的实验探究能力和学习科学兴趣的重要任务。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写[2]。STEM教育以科学知识为理论依据，以数学方法为基础工具，通过技术设计、工程建造等学科的融合教育，提高学生的动手能力和综合素质。

在初中物理教学中渗透STEM教育，能让两者相得益彰，事半功倍。本文针对人教版初中物理八年级下册第九章第一节“压强”第2课时的内容，以“小板凳的制作”为项目主题，探究和实践在初中物理教学中渗透STEM教育。

1    在初中物理教学中渗透STEM教育能提高学生的动手能力

物理学是一门以实验为基础的学科，STEM教育的重要环节是设计制作，两者的关键在于学生都需要动手操作。由于受认知水平和抽象思维能力的局限，初中学生获取物理知识的重要途径之一是动手实验。通过实验设计和观察，学生不仅收获了物理知识，还培养了实践能力和探究精神。STEM教育是围绕现实生活中的一个具有科学创新可能性的问题，进行研究、设计、动手制作等具体的操作过程。通过设计制作出一个模型或小发明，从而解决实际生产生活问题或提升生产生活效率。完成实验操作或设计出创意作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。在初中物理教学中，渗透STEM教育，开设相关实验课，布置制作类作业，引导学生通过动手操作实验和制作实物成果的方式，提高动手能力，更好地理解所学的物理知识。优秀的实物成果还能作为物理教具，服务于物理教学，形成良性循环的效果。表1为教学案例中的“动手操作和设计制作”环节。

2    在初中物理教学中渗透STEM教育能引导学生把物理知识与实际生活联系起来

物理教学主张从生活走向物理，STEM教育强调学生亲身体验，两者具有异曲同工之处，都要求学生的理论学习要与实际生活联系起来。《义务教育物理课程标准（2011年版）》指出：义务教育物理课程应注重与生产生活实际及时代发展的联系。此阶段的物理课程应关注学生的认知特点，加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系，关注技术应用带来的社会进步和问题，培养学生的社会责任感和正确的世界观[1]。因此，物理课程的设置应贴近学生的生活，让学生从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律，同时还应将学生认识到的物理知识及科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，让他们体会到物理在生活与生产中的实际应用。这不僅可以增加学生学习物理的兴趣，而且还能培养他们良好的思维习惯和探究能力。STEM 教育要求学生基于科学的数据进行分析论证，按照科学的原则和方法设计作品，运用所学的科学知识和数学知识，通过工程制作和技术手段去改造世界，实现对自然界的控制和利用，解决社会发展过程中遇到的难题。在初中物理教学中渗透STEM教育，学生不仅能获得成果性作品，还能习得蕴含在解决生活实际问题过程中的过程性知识。让生活真正走向物理，让物理真正服务于生活。表2为教学案例中的“教学联系生活实际”环节。

3    在初中物理教学中渗透STEM教育能提高学生的综合素质

初中物理教学中会出现一种尴尬的现象：物理老师把物理量概念和计算公式给学生讲清楚了，但是学生不会运用数学知识去解答;有些知识点从物理角度去讲解的宏观情况与从化学角度介绍的微观情况有所偏差……刻意划分学科间的界限，会造成学生知识面的单一，学习上出现偏科和顾此失彼的现象。我国的基础科学教育有着良好的科—数整合传统，但是在科—技整合和科—工整合上还存在着很大的不足，甚至是缺失[3]。STEM教育整合了科学（物理是科学中一门重要的组成学科）、技术、工程、数学四门学科的知识，取消了学科间的界限，通过跨学科知识的联结和应用，在项目活动中引导学生在真实情景中学习各学科的知识，提高学生的综合素质。在初中物理教学中渗透STEM教育，引导学生围绕现实生活中的一个具有科学探究价值的问题，运用跨学科知识，通过合理的工程设计，运用数学工具和方法，采用适当的技术手段，制作出实物成果，解决问题。通过 STEM教育在义务教育中的有效融合，提升当前的教学水平，实现素质教育的终极目标[4]。在这个过程中，学生不仅能更全面、更准确地理解知识点的含义，还能从多个角度、用多种方式去分析和解决问题，提高学生的综合素质。表3为教学案例中的“跨学科学习”环节。

4    结束语

初中物理教学不再局限于在教室里进行单纯的物理知识的传授，更应该渗透STEM教育理念和手段。引导学生从课堂走向生活，把学到的物理知识应用在实际生活中，以项目问题为导向，综合多学科知识，体验项目策划和实施的具体过程，感受学以致用的快乐。STEM教育指导并推动着初中物理教学的转型和改革，并需要不断地探究和实践。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：1-2.

[2]百度百科.科学、技术、工程和数学教育[EB/OL].（2021-07-07）.https：//baike.baidu.com/item/stem/2641759？fr=aladdin

[3]唐小为，王唯真.整合STEM发展我国基础科学教育的有效路径分析[J].教育研究，2014，35（09）：61-68.

[4]季勇.谈科学课堂中实现STEM教育的有效策略[J].小学教学参考，2016（06）：76-77.

（栏目编辑    赵保钢）