摘要：STEM教育包括科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四大教育模塊。 STEM教育在學(xué)科教學(xué)中的合理運用，可以全面訓(xùn)練學(xué)生的思維和技能，同時幫助教師重新規(guī)劃教學(xué)過程，有效提高教學(xué)質(zhì)量。 文章首先分析了盲人STEM教育的優(yōu)勢，然后以《浮力》課程教學(xué)為例，思考如何利用STEM教育開展初中物理教學(xué)。
關(guān)鍵詞：初中物理； STEM 教育； 浮力
與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，STEM教育表現(xiàn)出更強的跨學(xué)科、綜合性和互動性特征，融合了科學(xué)（Sci-ence）、技術(shù)（）、工程（）、數(shù)學(xué)（）四大模塊。 教師可以靈活選擇教學(xué)點，創(chuàng)新物理教學(xué)方法。 STEM教育是對現(xiàn)有教學(xué)方法的重新調(diào)整，也為學(xué)生提供了更多的選擇。 我們以人民教育出版社出版的八年級教材《義務(wù)教育物理》第二卷中的“浮力”課為例，探討STEM教育指導(dǎo)下的初中物理教學(xué)策略。
一、STEM教育的教育優(yōu)勢
1、綜合教學(xué)、綜合教育
在課程改革的背景下，教師必須設(shè)計一種集能力訓(xùn)練和思維訓(xùn)練于一體的新的物理教學(xué)模式，改變學(xué)生的物理學(xué)習(xí)過程。 以往的物理教學(xué)過于注重物理知識的應(yīng)用，而忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)能力和物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。 STEM教育的應(yīng)用填補了這一空白。 通過多段式的教學(xué)機制，越來越多的學(xué)科知識和物理活動出現(xiàn)在課堂上，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和分享的過程中掌握物理學(xué)習(xí)方法。 結(jié)合STEM教育，理論探索、實踐互動、課外拓展都可以在初中物理課堂中發(fā)揮寶貴作用。 學(xué)生將從新的角度理解和學(xué)習(xí)物理知識。
2.開放式教學(xué)，自由發(fā)揮
初中物理教學(xué)的目的是幫助學(xué)生掌握物理知識，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，形成物理基本概念。 它重視學(xué)生物理技能和學(xué)習(xí)能力的發(fā)展和訓(xùn)練，以物理互動教學(xué)和交流為基本出發(fā)點。 然而，受“灌輸式”教學(xué)的影響，大多數(shù)學(xué)生只能從老師和課本上獲取物理知識，缺乏自主學(xué)習(xí)的機會。 有些物理概念、定理和答案甚至完全來自于教師的講解，導(dǎo)致學(xué)生很難運用生活材料和主觀能動性來解決相關(guān)問題。 STEM教育將教學(xué)活動劃分為多個板塊，進一步保證了教學(xué)工作在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的開放性和互動性，為學(xué)生提供了交流和感知的機會。
2. STEM教育下的初中物理教學(xué)
1、利用STEM教育呈現(xiàn)物理現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。 興趣是最好的老師。 對于初中生來說，是否愿意參與教學(xué)活動，是否愿意圍繞教學(xué)知識點主動發(fā)起探究，這一系列問題必須從學(xué)生的“興趣”出發(fā)來回答。 STEM教育以實驗為載體，在課堂上呈現(xiàn)直觀的物理現(xiàn)象。 在分析重量、質(zhì)量等關(guān)鍵物理因素的同時，還依托數(shù)學(xué)元素，幫助學(xué)生掌握物理知識的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。 通過STEM教育實施教學(xué)，可以使學(xué)生在直觀觀察物理現(xiàn)象的同時掌握物理知識，并依靠STEM教育解讀物理現(xiàn)象中蘊含的物理原理，從而啟發(fā)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。
例如，在教授“浮力”課時，教師可以嘗試用STEM教育創(chuàng)新物理教學(xué)方法，利用“科學(xué)”模塊來吸引學(xué)生的注意力。 課堂上開展以“漂浮”為主題的討論活動，與學(xué)生一起探究鐵板、鐵碗、塑料板、木棍等物體中哪些物體可以浮在水面上？ 設(shè)計好問題后，師生們大膽假設(shè)并進行實驗，記錄物體的下沉和漂浮：鐵板、木棍沉入水中；鐵板、木棍沉入水中； 鐵碗和塑料盤浮在水面上。 然后設(shè)計互動問題：哪些因素影響物體浮在水面上的能力？ 在交流的過程中，提出了浮力的概念。 有的同學(xué)會根據(jù)生活現(xiàn)象提出新的問題：鐵板和鐵碗都屬于鐵，但當質(zhì)量相同時，鐵碗可以浮在水面上。 為什么？ 科學(xué)意識逐漸覺醒，讓學(xué)生主動猜測哪些因素影響浮力。 有的同學(xué)是這么認為的。 物體的下沉和漂浮受物體質(zhì)量的影響。 質(zhì)量大的物體不能浮在水面上。 有的同學(xué)認為物體的下沉和漂浮是受物體形狀的影響。 能夠排開液體的物體可以漂浮在水面上。 這時，物理教學(xué)變成了對“影響浮力的因素”的探索，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被充分調(diào)動起來。 STEM教育下，物理教學(xué)回歸本質(zhì)，通過物理現(xiàn)象展示科學(xué)原理，讓學(xué)生感受到科學(xué)的獨特魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望。
2.利用STEM教育開展探究活動，掌握物理知識
STEM教育以開放性、綜合性、科學(xué)性為基本教學(xué)要求，將不同的教學(xué)模塊融入學(xué)科教學(xué)，鼓勵學(xué)生自由選擇，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 針對STEM教育的定位，教師應(yīng)努力構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，積極調(diào)動學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性。 教師可以設(shè)計探究式教學(xué)活動，要求學(xué)生在探究物理知識的同時提出問題，優(yōu)化物理教學(xué)。
例如，在教授“浮力”課時，教師可以將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等模塊分開，組織教學(xué)活動。 在探索“影響浮力的因素”時，教師可以要求學(xué)生獨立設(shè)計研究性實驗。 根據(jù)你掌握的物理知識設(shè)計實驗計劃。 學(xué)生們準備了質(zhì)量相同的鐵板和鐵塊，以及形狀相同的木塊和鐵塊。 將三種實驗材料分別投入水中，記錄物體的下沉和漂浮現(xiàn)象，并做出實驗假設(shè)。
現(xiàn)象一：木塊浮在水面上，鐵塊沉入水中。 物體所受到的浮力與物體的質(zhì)量有關(guān)：
現(xiàn)象二：鐵板浮在水面上，鐵塊沉入水中。 物體所受到的浮力與物體與水的接觸面積有關(guān)。
在設(shè)計實驗方案的過程中，教師不干預(yù)學(xué)生的實驗過程，而是鼓勵學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗進行科學(xué)分析，依靠權(quán)衡和實驗的過程記錄不同實驗的酸甜苦辣。對象。 首先，設(shè)計科學(xué)實驗來記錄物體的下沉和漂浮狀態(tài)。 其次，從科學(xué)的角度提出假設(shè)：物體的下沉和上浮與物體本身的質(zhì)量有關(guān)，物體的下沉和上浮與物體與物體接觸的表面積有關(guān)。液體。 依靠STEM教育激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。 隨后，通過測量鐵板和鐵塊排開水的體積，并比較它們排開水的體積的差異等實踐活動，訓(xùn)練了學(xué)生的實際物理技能。 證明浮力的大小與排開的水的體積有關(guān)。 互動結(jié)束后，圍繞物理知識進行深入探索，依靠環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)模式推動STEM教育的實施。
3.利用STEM教育延伸教學(xué)范圍，積極開展互動
幫助學(xué)生掌握物理知識。 教師需要結(jié)合教學(xué)要求開展物理活動，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 然而以物理理論為核心的活動計劃很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。 利用STEM教育調(diào)整活動計劃，可以幫助學(xué)生激發(fā)主動探究的熱情，充分滿足學(xué)生的物理學(xué)習(xí)需求。 在STEM教育指導(dǎo)下拓展教學(xué)范圍可以給學(xué)生帶來全新的學(xué)習(xí)體驗。
例如初中物理浮力教案，在教授“浮力”課時，探索“排開液體的體積影響浮力的大小”后，教師可以繼續(xù)使用木板和鐵片進行物理實驗。 要求學(xué)生借助STEM教育進行獨立實驗，通過調(diào)整變量設(shè)計實驗方案。 在證明浮力與物體與液體的接觸面積有關(guān)后，不斷引入新的研究問題，擴大教學(xué)范圍； 世界上有一個內(nèi)陸湖，被稱為“死海”，它的含鹽量極高，密度也很高。 不會游泳的人也可以浮在水面上； 但在普通湖泊中，人會沉入水中。 為什么是這樣？ 結(jié)合STEM教育，教師開展課外物理實驗活動：為學(xué)生準備自來水、鹽水、酒精等材料，記錄各種材料的用量，并在實驗前測量液體的密度。 將不同液體的密度記錄在表中。 使用質(zhì)量為20g的微型木板進行實驗，觀察其下沉和漂浮狀態(tài)，從而得到影響浮力的關(guān)鍵因素：液體的密度也影響物體的下沉和漂浮。 在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)運用STEM教育引導(dǎo)學(xué)生主動探究物理知識，從科學(xué)現(xiàn)象出發(fā)拓展教學(xué)范圍，提高學(xué)生的物理探究能力。
基于“浮力”課的教學(xué)活動初中物理浮力教案，STEM教育在教學(xué)活動中可以發(fā)揮一定的教育價值。 根據(jù)教學(xué)要求，教師可以嘗試從不同角度或拆分應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等部門進行STEM教育，或者利用STEM教育鍛煉學(xué)生的物理思維。 從不同角度挖掘STEM教育的價值，可以幫助學(xué)生重新認識物理教學(xué)活動。
