基于STEM教育的初中物理教学策略研究

【摘要】新时代需要复合型人才，跨学科学习也逐渐受到更多人关注。STEM教育是一种多学科综合教学模式。在开展初中物理教学时，教师可以依据STEM教育理念组织教学活动，引导学生进行跨学科学习。文章简述了STEM 教育理念的应用价值和应用原则，并结合具体教学案例探究在初中物理教学中基于STEM 教育理念设计教学活动的策略，旨在为广大教师提供新的教学设计思路。

【关键词】STEM教育；初中物理；教学策略

作者简介：陈艳萍（1984—），女，福建省漳州第一中学。

STEM教育是将科学、技术、工程、数学等多门学科知识融合，引导学生进行跨学科学习的教育模式。这种打破学科之间壁垒的教育模式具有综合性、实践性，反映了课程回归生活、回归社会、回归自然的本质诉求，对培养学生综合能力、核心素养有显著的作用。教师可以基于STEM教育理念开展初中物理课堂教学，这样做不仅可以丰富教学内容，还有利于提高学生的物理学习效率、培养学生的综合能力。为了达到上述目标，教师需要认真学习有关STEM教育理念的研究文献和优秀教学案例，并根据初中物理教学内容合理融入科学、技术、工程、数学知识，引导学生在初中物理课堂上进行跨学科学习。

一、基于STEM教育理念开展初中物理教学的价值

STEM教育是基于跨学科学习的教育模式。根据这一教育理念组织教学活动时，教师需要确保不同学科的知识相互支持、相互渗透，以有效引导学生进行跨学科学习，同时提高物理教学质量，推动学生提升学科核心素养、实现个性化发展。

（一）激发学生物理学习兴趣

初中阶段是学生系统学习物理知识的初始阶段。然而，物理知识具有较强的抽象性，这让许多学生在刚接触物理知识时遇到不小的麻烦。在这一阶段，如果教师只是照本宣科，忽视物理知识与学生日常生活的关联，可能导致学生认为物理知识枯燥、无聊，从而失去学习兴趣。而教师基于STEM教育理念开展物理教学，可以让学生发现物理知识与多个学科知识的联系，了解物理知识的实用性，并感受到物理知识的魅力，从而产生强烈的学习动力［1］。

（二）提升学生学科核心素养

在新课改背景下，初中物理教师不仅要关注学生掌握基础知识的情况，还要着重培养学生的核心素养。教师基于STEM教育理念开展物理教学时，需要围绕教学内容创设真实、生动的情境，让学生从多个视角认识物理知识，构建具有综合性的知识框架。在这样的教学活动中，学生的学科核心素养可以得到有效培养［2］。

（三）推动学生个性化发展

STEM教育模式具有较强的开放性和包容性。在进行跨学科学习时，学生可以接触多种多样的教学素材，根据自己的理解设计和完成物理实验。通过这样的学习过程，学生的科学思维和探究能力可以得到锻炼，他们的实践能力、创新能力也会得到充分培养。显而易见，这可以有力推动学生个性化发展。

二、基于STEM教育理念开展初中物理教学的原则

（一）情境真实原则

STEM教育理念倡导教师在教学中融入多学科知识。而教师创设相对复杂的教学情境，有助于学生在单一学科课堂上掌握多学科知识。为了确保学生顺利进入教学情境进行探索学习，教师应当创设具有真实性的教学情境，并借助生活素材激起学生的好奇心，再自然而然地引出学习重点［3］。学生在具有真实性的教学情境中探究时，会不自觉地发散思维，联想到其他学科知识，尝试用多种方法来解决问题。

（二）知识联系原则

教师在基于STEM教育理念开展初中物理教学时，不能简单地将多个学科的知识堆砌起来，而是需要根据知识之间的关联设计教学活动，确保教学内容具有整体性。因此，教师在开展教学时还应遵循知识联系原则，突出知识点之间的联系，引导学生逐步实现融会贯通。

（三）适度原则

基于STEM教育理念设计教学活动时，教师还要遵循适度原则，做到以物理学科知识为中心开展教学，适度融入其他学科知识引导学生进行拓展学习。如果学生的知识基础较薄弱，教师需要减少拓展教学内容，尽量结合生活现象引导学生学习物理知识，让学生循序渐进地进行思考。

三、基于STEM教育理念开展初中物理教学的策略

（一）创设生活化教学情境，激发学生探究兴趣

教学情境可以辅助学生掌握知识、发展思维。基于STEM教育理念开展初中物理教学时，教师需要适时创设生活化的教学情境，激发学生的探究兴趣，推动学生在轻松的氛围中进行跨学科学习［4］。

例如，在教授沪科技版初中物理八年级全一册教材第三章第三节“光的折射”时，教师在课堂导入环节创设生活化教学情境并组织了一系列教学活动，以激发学生探究知识的兴趣。首先，教师利用视频引入日常生活中的折射现象，如筷子斜放在水中后好像发生了弯折、池水看起来比实际上更浅、渔夫用鱼叉叉鱼时要瞄准鱼的下方等。观看视频后，学生会初步理解折射这一概念及这方面知识与自己日常生活的联系。其次，为了进一步激发学生的探究欲，教师根据“渔夫用鱼叉叉鱼时要瞄准鱼的下方‌”这一生活现象创设生活化教学情境，鼓励学生完成物理实验，进行跨学科学习，以深入理解和折射有关的多学科知识、技能。教师鼓励学生组成学习小组，并布置以下学习要求：1.在教师提供的鱼缸中装入一定量的水，并放入装了水的气球（充当鱼），初步讨论如何用教师提供的长竹签“叉鱼”；2.小组内的学生分为两批，一批学生“叉鱼”，另一批学生观察，此后大家交换学习任务；3.完成上述实验后，在小组内讨论从水面看“鱼”和从鱼缸两侧看“鱼”时鱼的位置是否有变化，分析顺利“叉鱼”的技巧。最后，教师和学生一起总结上述物理实验的现象和相关知识，以帮助学生扎实掌握这部分内容。

（二）整合跨学科知识，拓宽学生视野

基于STEM教育理念开展教学时，教师还应鼓励学生探索物理现象与其他学科知识之间的关联，让学生掌握多学科知识，并意识到人们需要综合使用多学科知识解决复杂的生活问题。

例如，在教授沪科技版初中物理九年级全一册教材第二十章第二节“能源的开发和利用”时，教师顺势引入化学知识、地理知识，深入讲解燃烧化石燃料对环境的影响，并详细说明开发和利用可再生能源的积极影响，以拓宽学生的视野。首先，教师利用课件演示化石燃料燃烧的过程，并介绍化石燃料燃烧的化学方程式。了解这些知识后，学生意识到化石燃料燃烧会产生大量二氧化碳。其次，教师顺势展示近几十年人类活动导致的二氧化碳排放量激增，以及冰川面积减少、海平面上升等现象，引导学生从多角度分析大量排放二氧化碳对地球环境的影响。最后，教师向学生介绍太阳能、风能等可再生能源，分享相关化学知识、地理知识，引导学生进行跨学科学习，让学生由此理解开发和利用可再生能源的重要性。至此，学生顺利地从物理现象出发，构建包含物理、化学、地理等多个学科知识的知识网络。

（三）优化教学方法，培养学生综合能力

为了有效培养学生的综合能力，教师需要根据具体的教学内容补充多学科知识，并努力优化教学方法，让学生通过多种学习方法掌握知识、锻炼能力［5］。

例如，在教授沪科技版初中物理八年级全一册教材第十一章第一节“探究：杠杆的平衡条件”时，教师通过丰富的教学资源和有指向性的问题，引导学生展开多维度思考，由此逐步掌握知识。首先，教师播放电影《指环王》的片段，让学生欣赏电影中惊心动魄的投石机大战。看完这个片段，学生对威力巨大的投石机非常感兴趣。此时，教师顺势引入历史知识，讲述三国时期的官渡之战，让学生了解曹操打败袁绍的秘密武器—霹雳车（一种投石装置）。在观看视频、听历史故事后，学生产生了浓厚的探究兴趣。其次，教师提出问题引导学生思考：“大家是否想过，投石机的工作原理是什么呢？”经过思考、讨论，学生得出结论：“投石机的工作原理是杠杆平衡条件。”教师继续追问：“投石机为什么有这么大的威力？在不投石时，投石机是如何保持平衡的呢？”学生结合已掌握的知识和生活经验提出了猜想：“投石机能够保持平衡可能是因为人们在投石机两侧放了重物。”最后，教师带领学生设计实验来研究投石机的工作原理和保持平衡的原因。教师给学生提供了杠杆、铁架台、钩码、刻度尺、细线、弹簧测力计等实验材料，鼓励学生据此设计验证实验。在通过实验验证自己猜想的过程中，学生的实践能力、科学思维可以得到有效培养。

（四）利用信息技术，辅助学习抽象知识

为了辅助学生理解抽象的物理知识，教师可以利用信息技术手段指导学生完成虚拟实验，让学生收获具体的学习体验，并在实验中深入理解与物理现象有关的多学科知识。

例如，在教授沪科技版初中物理九年级全一册教材第十七章第二节“电流的磁场”时，考虑到“磁场”是较为抽象的概念，学生学习起来有一定难度，教师搭建了虚拟实验室，指导学生完成虚拟实验。在这一教学活动中，学生可以自由设计实验，分析小磁针的偏转角度、磁场分布情况。由此，学生不仅可以顺利掌握抽象的物理知识，还可以锻炼多方面能力。

（五）组织拓展活动，提供丰富实践机会

教师还可以组织丰富多彩的课外拓展活动，给学生创造实践机会，让学生收获丰富的学习体验，并在实践中学会运用所学知识去解决实际问题，逐步提高学科核心素养。

例如，在教授沪科技版初中物理八年级全一册教材第八章的实践活动“制作能升空的飞机模型”时，教师在课堂上组织了制作飞机模型的活动，并在课后组织了一系列拓展活动。课后，教师先带领学生参观航空航天展览会，让学生了解我国航空航天事业发展情况以及前沿科学技术，从而增长见识、拓宽视野。此后，教师组织以“探究火箭发射的奥秘”为主题的课外实践活动，并展示如图1所示的学习任务分解图，要求学生以小组合作的形式进行跨学科学习，依次完成教师布置的学习任务。

为了确保拓展活动顺利进行，教师在课后与学生保持联系，提醒学生在探究过程中注意安全，同时据此了解学生的学习情况，适时给学生提供可行的指导和建议。

结语

基于STEM教育理念设计的初中物理教学活动，有着丰富的教学内容和较强的包容性、开放性，可以拓宽学生的视野，还可以助力学生发展核心素养。在实际教学中，教师可以通过创设生活化教学情境、整合跨学科知识、优化教学方法、利用信息技术、组织拓展活动等方式，引导学生进行跨学科学习，让学生在实践中逐步实现全面发展。值得注意的是，基于STEM教育理念开展教学时，教师需要给学生留出一定的时间来接受这种教学模式，并保持耐心和热情，鼓励学生一点点开始尝试和探索。

【参考文献】

［1］陈宁，汤致.“双减”背景下初中物理高效教学策略研究：以“浮力”大单元教学为例［J］.中学课程资源，2023，19（12）：16-18.

［2］张红玲，和清元.开展初中物理综合实践活动的思考［J］.教育实践与研究（B），2023（12）：42-45.

［3］王海兵.基于STEM教育的初中物理概念教学探索［J］.广西物理，2023，44（4）：194-196.

［4］陈云超.基于STEM教育的初中物理概念教学探索［J］.数理天地（初中版），2023（22）：57-59.

［5］汪波.STEM教育理念在初中物理教学中的实践策略［J］.启迪与智慧（上），2023（10）：95-97.