张瑜

摘   要：当今社会高速发展，社会迫切需要综合型人才，STEM 教育注重跨学科渗透，基于STEM 模式下的初中物理教学，正在改变着当代教育的方式。STEM教育与初中物理教学相结合，将各个学科的知识和科学思维方式运用到物理教学中，能，注重学习的探究过程，知识建构过程，为培养学生的科学素养打下坚实的基础。

关键词：STEM教育;初中物理教学;科学探究

引言

随着信息技术的发展，社会朝着全球化方向发展。为了提高社会竞争力，社会对于人才的需求越来越迫切。因此，中学教育应为社会培养综合性人才打下坚实基础。STEM教育是一種培养学生综合素质的教育模式，近年来STEM教育教学理念逐渐走到人们的视野中。物理学是中学基础课程中一门传统的科学学科。将STEM模式运用在初中物理课堂教学中，促进两种教育的有机融合是新时代背景下社会对物理学科教学的新要求。笔者将解析STEM教育模式，以及浅谈几点STEM教育理念下的物理教学。

1  STEM教育模式解析

STEM 教育最早由美国学者提出，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。2006年，美国总统布什在其国情咨文中提出《美国竞争力计划》这项计划。在其中提出在知识经济高速发展的时代，培养综合型人才，是提升全球竞争力的关键。因此，STEM教育对培养综合型人才至关重要。STEM教育模式就是以科学、技术、工程、数学等学科相互融合，形成一种新的更科学的思维方式和教育教学的方式。STEM模式是一种为学生创设学习情境，提供深入研究，发展培养学生综合素养的教育模式。

2  STEM 教育模式与物理教学的联系

物理学是一门以研究所有物质基本运动规律和基本结构的自然学科。物理学作为一门自然科学，在中学教学中有它完整的知识体系和教育教学的方法。对比中学物理教学与STEM 教育理念中的契合点：（1）物理教学过程中，常常以数学作为解决问题的辅助工具，以实验探究作为研究概念规律的手段。这种数形结合的教学方法与STEM 教育中强调跨学科教学培养学生综合素养本质是一样的。（2）现代物理教学特别提倡学生在做中学、玩中创的教育理念，强调从生活实际出发，从具体情境出发。这与STEM 教育理念中强调教师为学习者创设情境的理念也是类似的。（3）物理教学中科学探究的过程：引导学生发现问题、提出问题、设计创新实验，进行试验，收集数据，分析数据，对实验过程评论的过程，是让学生经历同科学家一样的知识建构的过程，这与STEM 教育强调知识学习的建构过程完全是一样的。在整个的知识探究建构过程中，运动用多媒体技术，工程，数学收集、处理、分析数据。整个探究过程是个完整的学科融合过程，就是一个STEM 教育的过程。

因此在初中阶段探索基于STEM 教育的物理学习方式，对学生物理学习知识的实效性，对实现提升学生综合科学素养的教育目标有着非常重要的指导意义。

3  基于STEM模式的初中物理实践教学

基于STEM模式下物理的学习过程中，不仅是物理概念、规律科学方法等单一的学习，而是将工程、技术、数学等融入到物理学习的各个环节。基于STEM模式物理教学强调创设情境和问题驱动，以培养学生学习兴趣为内驱动力，让学生学习过程中掌握主动权，培养自主学习的能力，实验探究的能力。STEM模式下物理教学能运用工程、技术、数学等知识从各个方面深入思考问题，多方面、多角度的思考问题，培养学生发散思维，创新思维，需要做好以下几点。

3.1  激发兴趣 保护求知欲

STEM模式下物理的教学我们更注重情景的创设，激发学生求知欲。例如在学习沪科版初二物理上学期第三章，第一节内容“声音的产生与传播的”内容时可以运用多媒体技术收集素材，可以播放最近网络上热议的一段视频—贵州深山“龙吟”视频。接着提出声音究竟是怎么产生的？为什么可以被人们听见？这真是龙吟生吗？

在学习第四章第三节内容时可以引用2020年7月4号长白山顶峰出现“佛光”视频。提出问题”佛光”的由来。引发思考，激发学生的求知欲。学习的情境可以是自然的视频的引入，更可以是教师的创设。再如，在学习摩擦力这个知识的时候，我们可以创设情景：在桌面上放一根筷子，一堆米，一个杯子，提出问题：如何用一根筷子将米提起来？ 再或者通过演示实验创设情境，例如点燃白烟为何可以引燃蜡烛等等。在STEM模式，运用技术、工具等手段创设物理学习情境将会是多种多样，丰富多彩的，让学生体会物理来源于生活，又有别于生活是个奇妙的世界。

3.2  重视自主学习 强化科学探究

基于STEM模式物理教学，以学生自主学习为主导，强化科学探究过程。在物理课堂教学中，要引导学生运用科学、技术、工程、数学等知识和有效的学科思维，进行实验的设计和探究过程。学生自主创新实验不是只做实验，而是一种课堂教学方式，也是学生思维参与的深度学习方式[ 1 ]。

例如在初三复习物体的密度测量时，可以创设一个实验项目“探究未知的神秘物体”。老师为开展这个实验项目提供必要的实验器材和环境。学生进行分小组讨论，实验设计方案，选择实验器材，并完成探究未知物体的密度实验。实验项目如下：

项目任务：探究物体密度

实验原理：ρ=m/V

制定实验方案并完成计划：利用天平、量筒、水、未知物体，测出物体密度。

收集分析数据：物体密度误差与什么因素有关？

想一想：没有天平或者量筒如何设计实验？

深入探究：天平量筒双缺该怎么设计？

发散思维创新实验：运用浮力，杠杠，滑轮等工具，结合受力平衡。运用数学建模，列方程等方式。创新实验测量物体密度。

要完成教师设定的实验项目，学生需要层层深入解决问题，学生在自主解决问题的过程中培养了动手能力，实验创新能力，实验探究能力。随着不断深入地研究，开拓了学生的思维，让学生经历了科学家相似的知识建构过程，更能理解各个知识点之间的内在链接过程。提高了学生科学素养，提高了综合素质。

3.3  跨学科综合提高物理学习实效性

物理是探究物质运动和规律的学科，数学是学习物理的重要工具。学好数学知识，将数学知识和科学思维方式与物理学科的高度融合，也是STEM模式在物理教育教学过程中的必然要求。近年来，物理中考和各地市市质检题目也越来越重视物理题目的情景创设，学科之间的相互融合。

例如2020年6月的福州质检卷的33题，给出了自动给水装置的简易示意图，该题不仅结合了传感器的知识。同时给出物体受到的浮力F的大小与注水深度h的关系图象。这是一道结合了具体情景，工程，技术，数学，以及浮力，重力，受力平衡等知识的综合型题目。如果只根据物理知识，这道题需要在理解注水过程中浮力的变化，以及传感器压力的变化过程，结合图象信息才能解答。但是在学生对函数知识掌握较好的情况下，根据图象就可以得出F与h的函数的正比关系，根据前后两条线段斜率相等的情况，以及传感器的知识，就可以解析出停止注水时，容器最后的深度。从而避免了复杂的，中间浮力变化过程的分析，找到了快速解决问题的突破口。

再如今年厦门市的二检卷的33题是弹簧的弹力和压力传感器相结合，根据数据得出弹力F与形变量x的一次函数关系，才能决定实际问题。三明卷的第16题，需要结合图象，当电阻一定时，电压的变化量除以电流的变化量是不变的。如果用物理知识解释，由于内容太过抽象学生不好理解。引入电压、电流成正比的图象，学生就能直观的发现，电压的变化量除电流的变化量不仅等于定值电阻阻值，也是图象的斜率是不变的。诸如此类题目不胜枚举，这些题目给我们广大一线教师以启示，现在物理题目的趋势越来越重视学科的综合化，物理题目的解决方案也不再是纯粹的物理公式，解决问题的方式可以是多样化的。因此STEM模式下物理教学显得尤为重要，平时学习物理的过程就要将数学一次函数、二次函数、方程知识，以及工程技术与物理知识相结合。将数学思维方式，解析图象方式、方法和各种压力、温度传感器知识运用到解决实际物理问题上来。只有跨学科的深入融合才能开拓思维找到解题思路。多样化、深入化，多角度、多层次地剖析问题，才能在遇到实际问题时运用发散思维，创新方法快速高效地解决问题。

4  结语

综上所述，基于STEM模式下物理课堂教学能有效提高课堂效率，是未来物理教学的发展趋势。同时各个学科知识更好的融合需要找到更多的契合点，还需要广大一线教师不断努力探索研究。在STEM模式下物理学科教学可以将知识点进行有效延伸，促进各个学科知识和科学思维方法深度融合。STEM模式下物理教学能有效改善传统物理课堂枯燥的教学氛围，活跃课堂。基于STEM模式物理教学能开拓思路，帮助学生有效构建科学知识、提高物理课堂教学效率，为社会培养综合型人才打好基础。因此STEM模式下物理教学，还需要一线物理教师不断实践探索完善使其能更好的为中学物理课堂教学服务。

参考文献：

[1]李進，汤金波，肖永琴.再论学生自主创新实验是物理教学的最优途径[J].人大复印报刊材料·中学物理教与学，2019 （4）：47-51.