融合STEM理念的初中物理教学策略

戴骏

初中物理教学应用STEM理念，在物体的沉与浮、变阻器物理知识的学习中都有实践，主要以传统的教学模式为基础进行改进。本文讨论融合STEM理念的初中物理教学，涉及的内容有教学目标的设置、激发学生学习兴趣、强化系统思维、对物理知识分类。促使学生在学习物理知识时，思维灵活，善于迁移知识。

初中学生通过学习物理知识，掌握系统解决问题的办法。学会设计实验方案，探究物理现象的成因，探究物理概念。STEM是一种新的物理教学理念，其以科学、技术、工程和数学学科知识为基础，构建了一个模拟真实环境的探究主题。在STEM教学中，学生感受到的是真正能和实际联系的物理学习，而不再是为了学习而学习。融入STEM理念的物理教学方法多样，包括以项目为基础、以探究为手段、以问题为导向。学生借助STEM理解实验方案的设计和实施，逐渐强化技术和工程能力。STEM教学是一种项目式教学的拓展，教师应设计符合教学需求的项目主题，并引导学生展开探究。

一、合理设置教学目标，培养学生科研能力

STEM理念中的四个字母分别代表的是科学、技术、工程和数学，因此融入STEM理念的物理课所包含的内容非常多，教师需要指导学生关注学习的重点。将STEM理念融入初中物理的教学活动中，明确了对学生教育和培养的重要方向。新形势下，我国开展新一轮的教育改革，所坚持的战略主题是以人文本的素质教育。教学过程中重视培养学生解决问题的能力，善于激发学生创新精神。我国发展STEM教育，探索新的发展领域，也就是众创空间、跨学科学习以及创客教育。应用STEM理念，展开初中物理教学活动，需有明确的教学目标，并明确学生的学习目标。在初中物理教学中应用STEM需要设置合理的教学目标，符合学生的知识基础、能力特点、心理特征。在适合初中学生探究的STEM项目中，他们的科研能力才可以得到最有效的发展。

例如，在学习苏教版初中八年级上册的光学知识时，教师对知识点进行整合，推出了“魔幻光影”主题。“魔幻光影”将舞蹈表演和光线展示结合了起来，学生在其中不仅仅要进行好玩的表演，还可以领略到奇幻的灯光，学习到各种和光学有关的物理知识。所涉及的知识点有光的直线传播、光的反射以及平面镜成像。学习模式以小组合作为主，需要学生解决五个物理问题。（1）表演者在表演过程中，出现了与本身相同的影像，这是利用了光学领域的什么原理呢？（2）上课的教室能容纳40名学生，展示魔幻光影需要科学选择表演者，也要合理设计舞台，那具体怎么做才能保证全班同学都能清楚看到表演呢？（3）第二个表演者出现的时间应如何控制呢？（4）想要让两个表演者在同一高度上表演要怎么做呢？（5）怎样做才能保证表演景象清晰呢？这五个问题针对五个学习目标。因为这五个问题和初中物理光学知识紧密联系，符合学生的探究能力，所以学生可以参与其中，他们的科研能力得到了进一步发展。在学生以小组的形式完成探究后，教师还可以提供机会，让学生进行表演，这样可以使学生获得亲身体验。在教学的最后环节，教师可以让学生将“魔幻光影”探究中的知识点总结起来，形成一张知识树图。这样就能保证学生真正达成了教学目标。可见，所确定的教学和学习目标体现STEM理念，有助于为社会培养科研能力较强的人才。在初中物理STEM教学中，教师首要任务是设置合理的教学目标，保证STEM教学目标明确。

教育目标是课堂教学的导向，教师在实践教学展开过程中所能达成的效益会影响所采用的教学方法，引入的教学内容往往都会受到教育目标的影响和引导，为了让初中物理教学在实践展开的过程中所能达成的效益和影响进一步提升，促进学生学科素养的养成，教师就需要对教育目标做出有效的调整，根据学生的学龄特点和初中阶段教育内容以及整体教育目标教育需求做出综合的考量，对教育目标进行相应的调整完善和优化，让教学工作在实践展开的过程中有更加清晰的方向，教师在教学展开的过程中则可以牢牢记住教育目标，跟着教育目标出发对教学进行针对性的调节和优化。

二、课上鼓励动手实践，激发学生学习兴趣

开展初中物理教学活动，教师需重视激发学生学习兴趣。兴趣是最好的老师，没有兴趣的物理课堂必定是枯燥无味，让人昏昏欲睡的。传统教学教师在课堂上占据主导地位，融合STEM理念应转变这种模式，把更多的发言机会留给学生。初中物理各章节的知识相互有一定的联系，转变教学观念时，需引导学生对这种联系进行总结，使学生意识到全面掌握各章节的知识，才能将所学到的内容融会贯通。为有效激发学生对物理的学习兴趣，可多为学生提供动手实践的机会。在初中物理STEM教学中，教师可以根据教学内容安排动手实践的环节。学生动手的时候，他们的注意力比较浓厚，学习兴趣也被带动起来，教学的效果则可以保证。

例如，在学习苏教版八年级下册的气体压强知识时，让学生动手操作，两只手分别拿一张纸，用嘴向中间吹气，学生观察到的现象是两张纸向中间靠拢。这与学生实验前的猜想截然不同。實验前学生猜想纸张会偏向两侧，而实践表明学生的猜想是错误的。由于向中间吹气，流动的气体压强小，而两侧的气体不流动，压强大，致使纸张被压向中间。在这一操作后，教师再提供给学生漏斗和乒乓球，要求学生将乒乓球放在漏斗的口部，再倒着从漏斗的另一端吹期。学生发现吹起的时候，乒乓球不会从漏斗口掉下去。学生对这一实验现象也产生了浓厚的兴趣，他们议论纷纷，希望寻找到问题的答案。学生自己动手操作，实践性强，对这一实验印象深刻，同时也会对大气压强的有关知识产生浓厚的兴趣。学生在教学活动中积极参与，有利于教师顺利完成教学任务。改变以往学生被动学习知识的局面，学生主动学习，上课时就会在头脑中处理一些问题，培养学生积极动脑思考的好习惯。物理知识与生活实际密切相关，教师鼓励学生将课堂上学到的物理知识应用到生活实际中，会让学生获得成就感。同时学生也有了展示自我的机会，将自己的想法和观点付诸实践，锻炼学生的创造力，实现STEM理念的教学目标。

初中阶段的时候教育主体的动手操作欲望和动手操作兴趣是相对较强的，教师可以利用该阶段学生的主体特征引入更多的实践类活动，一方面可以有效地调动学生的主观能动性，让学生从被动接受变成主动参与，提高教学效率和教学质量，另外一方面通过学生自主探索分析得出的结论学生在理解和认识上更加清晰，在应用上更加灵活，可以为学生知识点的掌握提供更多的帮助，教师需要引起关注和重视，结合初中阶段学生的能力特点和教育需求设计相应的实践类活动，以此为中心提高实践类活动开展所达成的效益和影响。

三、以提出问题为导向，增强学生系统思维

物理教学能实现提高学生工程思维的目标，因为物理这门学科经常需要通过做实验来验证理论。进行物理实验时，教师需保证学生安全，通过为学生讲解和演示实验，防止学生在实验过程中发生错误的操作。实验期间，教师应流动视察，帮助学生解决一些问题。进行物理实验通常以问题为导向，学习形式大多为小组合作、讨论。小组合作讨论期间，教师应给予学生比较多的思考空间。在初中物理STEM教学中，教师不仅自己提出问题，还要引导学生提出问题。STEM是一项创新活动，其和众多的学科联系紧密。只有学生从其中发现问题，他们才可以更好地参与STEM活动。如果初中学生不能较好地提出问题，教师可以进行必要的指导和提示。

例如，在苏教版八年级上册气化、液化有关知识的学习中，就可以运用实验的方式来进行探究。教师将实验用到的器材展示给学生，有铁架台、石棉网、烧杯、温度计、水、酒精灯、纸张。在教师为学生演示实验操作步骤时，向学生提出问题：（1）实验需要使用哪些材料？（2）实验应如何进行？（3）实验数据应如何记录？之后安排学生从课本中寻找答案。经过研究和讨论，学生对即将要进行的教学环节会比较容易接受。有效的引导过程，能促进学生思考。与此同时学生也会在探究过程中产生一些疑问，产生疑问则说明学生真正思考了，这是非常值得鼓励的，此时教师应该做的是耐心答疑。有时学生产生的疑问可能与本节课的知识关联不大，教师不应忽略，而是应该耐心聆听，适当与学生交流讨论，并引导学生通过实践或者是查阅资料来解决自己的疑问。以问题为导向，探究物理知识，实现增强学生系统化思维的教学目标。例如，学生在实验中感觉汽化速度太慢了，他们提出问题“有什么方法可以加快汽化实验的速度？”这个问题涉及实验的设计，能提升学生的实验素养。教师可以适当提示，教师说：“汽化和什么因素有关？”学生思考后发现影响汽化的因素是温度。根据这一点，学生可以想到加快汽化的方法，分别为增加水的初始温度和减少水的质量。在解决问题后，教师可以指导学生重新进行实验，改进实验后，验证结论的正确性。在这个问题讨论结束后，教师还可以让其他学生说出他们的问题。学生不断提出问题、解决问题，他们对汽化和液化的实验认识逐步全面。可见，在初中物理STEM教学中，问题链是帮助学生形成系统思维，提升系统能力的有效方法。教师可以通过有效教学策略来引出学生的各种有价值问题。

加强知识点与知识点之间的联系是十分必要的，很多学生在初中物理知识学习的过程当中面临的最大的一个问题在于初中物理涉及的内容较多较广，这也就导致了学生在学习的过程中面临着较多的问题和困境，知识点过于零散，学生的记忆压力相对较大，在记忆过程中时常会出现知识点混淆的情况，为此教师就需要厘清知识点和知识点之间的内在联系，让学生将知识点形成体系，通过这种方式帮助学生在脑海中建构相应的框架，提高学生理解应用的能力，为学生学习奠定好基础和保障，同时也有助于训练学生的学科思维。

四、应用STEM理念，划分物理知识类别

物理知识在科学、技术、工程、数学领域都有涉及，每一学科所涉及的知识有较大的区别。物理教师实际开展教学活动中，应对知识点进行分类。清晰的认识这节课具体能培养学生的哪些能力，也方便制定合适的教学手段。对物理知识分类别的好处体现在教师的导向和学生的学习上。有了清晰的分类，教师可以有效地实施STEM，避免教学的重点不明确。有了清晰的分类，学生可以有针对性地学习各种物理知识。

例如，苏教版初中物理九年级的电磁转换知识，与科学有关的内容有电磁继电器的工作原理、电磁继电器电路构成、导体的定义、绝缘体的定义。与技术有关的内容是如何正确使用电磁继电器、正确连接电路的注意事项、运用电磁继电器的工作原理制作水位报警器。与工程有关的知识点主要是问题的解决，在制作水位报警器的过程中，如何使用不同的灯显示不同的水位，某一段电路应选择串联还是并联，如何正确设置两个灯之间的关系。数学的本质是一种工具，能服务于工程和技术。在电磁继电器中涉及数学知识有报警器水位;导线的长度;确定出合适的电池个数，以保证电路能安全运行。学生探究STEM主题后，教师再让学生对照知识类别进行知识罗列。教师要求学生将他们获取的科学、技术、工程和数学领域的知识提取归类出来，这样可以帮助学生达成对STEM主题的深刻理解。

通过划分电磁继电器知識点所属领域，帮助学生理解相关知识，也更好运用相关知识。制作水位报警器是一项非常复杂的工作，会让学生感到非常困惑，具体操作也无从下手，在接触到与之相关的物理题目时，思维非常混乱。当教师为学生理清各个知识点所属领域时，学生的思路会变得清晰，有效减轻学生的畏难情绪。当学生能分别理解和掌握STEM的知识点时，就能进一步将这四方面的内容融为一体，完全掌握水位自动报警器的制作方案。可见，对STEM项目中的知识和技能类别进行划分，使教学更为清晰。教师完全可以根据这一划分来安排讲授教学、学生探究学习、学生合作讨论等项目。

五、结语

物理这一学科的学习综合性较强，融合STEM教学理念有较强的可行性。初中物理STEM教学是一项综合的工程，需要精心设计，并有效实施。运用实践探究物理知识，对整个实验进行系统分析，提取其中的科学、技术、工程、数学内容，能方便学生理解实验，将整个实验过程内化于心。教师教学时应以问题为导向，培养学生系统化的思维，在课上鼓励学生动手实践，有效激发学生学习兴趣。STEM教学所涉及的内容比较广泛，教师应该以初中生的能力特点和心理特征为基础，选择适合他们探究的主题项目。在STEM项目探究中，教师要关注学生的学习效果，尽量以学生的亲身体验为主。只要这样，才可以实现初中物理STEM教学的真正价值。

（邱瑞玲）