STEM理念下开展物理综合实践活动的研究

摘  要：在STEM教育理念中，Ｓ代表科学，Ｔ代表技术，Ｅ代表工程，Ｍ代表数学.STEM教育不仅仅是将四门学科进行简单的叠加，而是要求教师在课堂中将它们有机融合创新，实现一种综合的教学方法.通过将STEM理念应用于中学物理教学实践，可以有效培养学生的思维能力，进而提升他们的创新思维能力.

关键词：综合实践；STEM；初中物理

中图分类号：G632    文献标识码：A    文章编号：1008-0333（2024）02-0101-03

收稿日期：2023-10-15

作者简介：陈小军（1978.8-），男，江苏省江都人，本科，中学高级教师，从事中学物理教学研究.

基金项目：江苏省扬州市教育学会教育科研课题“STEM理念下初中物理综合实践活动案例研究”的研究成果之一

STEM教育的理念源于对不同领域的教学融合，它更加强调将多种学科结合起来，以培养学生全面发展.通过物理综合实践课程，我们可以将STEM教育理念融入初中物理学习中，让学生们在实践中体验工程问题的技术革新，深刻理解多学科在日常生活中的应用，从而激发他们的创新思维，提升他们解决问题的能力，达到最佳的教育效果.

1 创设情境，调动心理内驱

1.1 问题情境，形成认知冲突

物理学科的学习需要学生理解物理概念并掌握物理规律，但是无论是基于日常生活中的经历，还是凭借个人的理解，学生总会存在一些不合理的认识，这些认识会妨碍学生正确理解物理概念.先入为主的观念很难被改变，教师需要密切关注学生的学习反馈，以便更好地理解他们的想法，并采取适当的措施来改变他们的思维方式，从而提高他们的学习成果.情境教学是一种非常有效的方法，它可以通过引入相关的情境来激发学生进行思考，帮助他们更好地理解所学内容，并在学习中不断完善自己的知识结构.

例如，在学习“斜塔上的实验”时，教师可以通过问题情境引发学生思考，教师将乒乓球和网球放置在相同的高度，让学生进行思考，并猜测哪个球会先掉落.在这种情况下，许多学生可能会认为网球先掉落，但实际上，这种想法是不正确的.教师可以适时地引入伽利略的比萨斜塔实验，通过这个实验，学生会发现物体的下落速度与它的重量没有直接关系.以此可以通过反复实验来加深对物理概念的理解.学生是课堂学习的主体，通过情境教学，可以让学生更加深入地理解物理现象的本质，激发他们的学习兴趣，提高学习效率.而通过实验操作，学生可以更好地理解实验结果，改变原有的知识结构，从而更好地发现物理的本质.

1.2 生活情境，设置认知悬念

为了激发学生对物理学习的兴趣，提高学习物理的效率，教师可以利用STEM教育和日常生活中的事件，创造出一个充满悬念和有趣的学习情境.这种情境创设教学方法可以激发学生的好奇心，从而激发他们对物理学习的浓厚兴趣，更加深入地理解物理知识.

例如，在学习“压力和压强”时，教师可以利用日常生活中的经验，提出一个有趣的问题：大家都有乘坐火车的经历，但是你们是否发现，有一条白线横跨站台，所有乘客都必须站在白线外面，而站台工作人员也要时刻提醒乘客白线内的危险性.那么，为什么要存在一条这样的白色线条呢？这样的问题情境不仅能吸引学生的注意力，还能够引导学生去探究这个问题背后的原因.通过本章节物理知识的学习，学生对这个问题有了更深刻的认识.当学生在悬念中学习物理的时候，会充满求解答案的渴望，这对提高学习效率很有帮助.通过在初中物理课堂上创设生活化的情境，学生可以基于自身的生活经验，有效地学习和思考相关的物理知识，这不仅能够提高教学的实效性，还能深入理解知识，强化思维能力，促进初中生物理学科素养的发展.

2 动手操作，创新实验模式

2.1 自主探究，发现潜在规律

探究式学习是STEM教育的重要组成部分，它强调学生通过实践活动来探索和学习，而不是仅仅依赖于传统的教学方式.将先进的教育理念融入物理学习之中，学生们可以通过实践活动来提高自己的技能，从而达到更好的学习效果.实验教学在物理课堂上扮演着至关重要的角色，它不仅可以帮助学生提高实践操作技能，而且可以激发学生的学习兴趣，让他們有机会深入探究，从而获得更多的知识.

如在“凸透镜成像的规律”一课教学时，教师应该首先向学生介绍透镜成像的基本原理、实验步骤和注意事项，让他们有一个初步的认识.STEM教育注重学生的实践能力，因此，在物理课堂上要加强实验设计.实验的设计应该富有启发性和趣味性，同时要符合实际情况，使学生能够从中得到启示.教师可以鼓励学生自主进行实验，探索凸透镜成像的规律，并且提供详细的实验指导，帮助他们观察和收集实验数据.初中物理课程旨在培养学生的理性思考能力、洞察力和实践能力，因此，我们应该努力帮助学生把所学的知识融入实际生活，以便他们能够更好地运用所学的知识去解决实际问题.通过提供更多的实验机会，教师可以帮助学生将理论和实际应用结合起来，从而促进他们探究性思维的发展.STEM教育注重让学生在实践中获得更多的知识，通过实验来深入理解，以便更好地应用所学知识.在物理教学中，教师应该重视培养学生的实践能力，为他们提供更多的实验机会，以帮助他们更好地理解知识，培养探究精神.

2.2 小组合作，抽象知识模型

小组合作学习是一种有效的教学方式，它将学生分成若干小组，让每个小组成员互相帮助、互相监督，从而提高学习效率［1］.小组合作学习能够有效地提升学习效果，教师可以更好地优化初中物理实验教学模式，为学生提供一个更有利的学习环境，让他们在同伴的帮助下，更加深入地理解物理知识，提高实验操作能力、分析能力和解决问题的能力，从而促进学生在物理实验学习中全面发展.

例如，在学习苏教版物理九年级上册“欧姆定律”一课时，通过控制变量实验，教师可以借助学生的好奇心和求知欲，让他们以小组的形式参与欧姆定律的学习过程，从而培养良好的学习习惯.教师在组织学生运用控制变量法探究电流和电压关系的实验时，可以将班级里的学生分成实力均衡的小组，让他们在运用控制变量法探究电流和电压关系的实验中，以小组为单位，自主设计实验，观察实验结果，并对实验结果进行分析，从而更好地理解和掌握控制变量法.通过举办有趣的小组实验，不仅可以丰富课堂内容，还能营造一个充满活力、互助互爱的环境，促进学生之间交流，培养他们的科研精神，提升他们的科研素养，使他们更加热情地参与物理探索的进程，在未来的科研工作中取得更大的进步.初中物理实验在物理学习中的重要性不言而喻，教师采用小组合作模式，可以大大提高学生的自主性，让他们更加积极地参与到教学实践中，激发他们的学习兴趣，满足他们的学习需求.

3 自主建構，深化学科素养

3.1 自主探究，发展科学思维

传统课堂上往往是教师提问、学生回答，学生完全是被动式学习.然而，STEM教育提倡的是主动式学习，即学生自己寻找问题的答案.通过引入STEM教育理念，教师可以在物理课堂上鼓励学生进行自主探究，以此加深学生对物理的理解.教师可以鼓励学生大胆提问，让学生进行头脑风暴，以期找到新的解决方案［2］.

例如，在教学“电流和电流表的使用”这一节内容时，教师可以鼓励学生进行自主构建，找到新的解决办法.教师可以先给学生一些提示，例如：假设你需要用伏安法测电阻但没有电流表，该如何进行实验呢？然后，教师可以让学生自行思考该如何用其他工具来代替电流表.比如，有些学生选择在原始电路中串联一个定值电阻，用电压表测出定值电阻两端的电压，根据I=U/R，求出电流，串联电路电流处处相等，再用电压表测出待测电阻两端的电压，就能求出待测电阻的阻值.通过这个过程，学生可以锻炼自己的逻辑思维能力，同时学会了如何独立思考和解决问题.学生们在日常生活和学习中经常会遇到各种挑战，因此他们需要学会分析、归纳和设计解决问题的方法和步骤，以便能够独立思考并提出解决方案，这对于培养学生思维能力和解决问题的能力非常重要.

3.2 反思过程，培养科学态度

学生在初中物理学习中需要通过反思来提高自己的能力，这种能力可以通过课前预习、课堂教学和课后作业等环节进行培养.通过课前预习，学生可以加深自己对所学内容的理解和掌握，

从中发现新的问题，从而激发自己的学习兴趣.在课堂上，学生要积极探索，深入挖掘书本上的知识，以达到最佳的学习效果.通过完成课后作业，学生可以加深对所学内容的理解，并复习和巩固所学的知识，从而大大提升学习效率.

例如，在“升华和凝华”教学过程中，我们重点培养学生的基础概念辨析能力.为了更好地帮助学生理解区分升华和蒸发这两个概念，教师可以通过提出相关问题来与学生进行互动.例如，教师可以问：冬天晾衣服，没有风吹，低温状态下，衣服被晾干了，这种现象是什么？这样的问题可以引导学生去思考，从而加深对概念的理解.学生的回答不一定是正确的，教师需要引导学生进行反思，让学生意识到自己在基础概念理解上存在误差，从而进一步完善自己的认识，这样，学生就可以更深刻地理解概念的本质和内涵.通过分析错题，学生可以更好地反思自己的学习方式，并将错误的记忆结果转化为宝贵的经验.反思是一种重要的学习方式，在初中物理课堂上，教师应该鼓励学生进行自我反思，以便将他们的学习经验与当前的教学目标相结合，提高他们的物理学习能力，促使其在经验中成长，在反思中进步.

4 结束语

STEM理念是一种非常有效的教育方式，它可以帮助我们更好地将其融入初中物理综合实践活动课中，从而激发学生的创造性思维，培养团结协作精神，增强实践技能，提升综合素质.

参考文献：［1］ 梁晓妍.核心素养视域下的初中物理单元教学设计策略［J］.试题与研究，2021（27）：1-2.

［2］ 胡仓兵.项目引领下初中物理STEM-PBL教学案例的实践与反思：以“杆秤的制作”教学为例［J］.中学物理，2021（2）：36-39.

［责任编辑：李  璟］