STEM理念下初中物理创新实验教学的实践研究
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作者:李茂静
【摘 要】STEM理念就是在教学中，将科学、技术、工程、数学等领域的知识联合在一起，使学生得到全面发展。物理实验教学作为初中的重要课程，能够有效锻炼学生的动手操作能力，培养学生的探索精神和创新能力。运用STEM理念来创新物理实验教学，能够有效提升教师的教学水平、提升教学质量，使学生的发展潜能充分发挥，促进学生全面提升。
【关键词】STEM理念;初中物理;实验教学
STEM教育理念是将科学、技术、工程、数学这四门学科组织起来，将学生学习的机械过程转化为探究世界相互联系的过程，其主要特点就是实践性强，注重团结协作，跨学科探索，重视学生的实践教学，引导学生理论联系实际，提高学生发现问题、解决问题的能力，培养学生的探索能力、创新能力、跨学科迁徙能力等。传统的物理实验教学中，由于应试教育的影响，教师只注重学生的考试成绩，所以在教学过程中过于重视对理论知识的讲解，忽视了对学生动手操作的锻炼，其物理实验教学方法单一、乏味，学生的学习兴趣不高，教学质量低下。而将STEM理念运用于物理实验教学中，就要求教师创新自己的教学方法，通过有效的手段来提高学生的科学、技术、工程和数学能力。
一、教材知识转化为简易实验，激发学生的物理学习兴趣
兴趣作为学生最好的老师，是学生积极参与学科学习的源动力。由于物理学科比较抽象、难懂，很多初中生对物理都有抵触情绪。在物理实验课中，学生对物理实验都感觉新鲜，都会积极参与其中，但是，实验内容也只是对相关教材上的知识点进行简单的训练，学生没有深入探索的欲望，实际上，学生对物理实验的兴趣并不高。STEM教育理念运用于物理实验教学中，将其他学科的知识点结合到物理实验中，将枯燥的教材知识转化为简易的物理实验，可激发学生的物理学习兴趣。
在进行《物态变化》一章中的融化内容教学中，学生感觉融化很简单，比如，冰雪在天气变暖、温度上升时就会融化，金属材料在用足够的火燃烧时会融化等，仅仅通过自己的想象、教师的讲解，很难激发学生的学习兴趣和想象力，限制学生的思维，学生不能体验到融化的奇妙。但是，通过简单的物理实验详细讲解，简单明了，更具真实感，教学效果就会极大提高。首先，我准备了两根大小不一的蜡烛，点燃，然后，我会问学生们：“大家说一下，哪一根蜡烛会先熄灭呢？”大多数学生都会选择小的蜡烛，因为小的蜡烛会融化得快，然后，我拿出两个玻璃罩子，将两支蜡烛都盖上，然后问大家：“这样哪一根蜡烛会先熄灭呢？”这时，学生们出现了不同的意见，竞相讨论起来，当学生们看到大的蜡烛开始慢慢熄灭时都感到很惊讶，然后，我向学生们讲解其中的原理，学生这才恍然大悟。通过这样的实验教学，可使学生在奇妙的物理现象中学到物理知识，还激发了学生的学习兴趣，有助于学生深入学习。
二、实验学习转化为科学实践，培养学生的实践操作能力
初中物理实验是一门科学实践课程，通过大量的物理实验教学进行物理知识学习，在学习的过程中，注重学生的动手实践，在实践操作中，学生们可以对科学知识进行有效探究，提高学生的实践操作能力。传统的物理实验教学中，由于物理实验课时比较少，主要以教师的展示实验为主，学生的动手能力得不到有效开展，阻碍了学生的发展。而STEM教育理念中则强调对学生实践能力的培养，教师应积极鼓励学生参与物理实验，将实验学习转化为科学实践，帮助学生通过科学实践理解理论知识点，加深印象。
在《力》这一章的摩擦力教学中，首先，我将向学生解释了摩擦力的概念和作用，引导他们对摩擦力有一个初步了解，然后将学生分为几个小组，由每个小组的学生自行设计实验，有的小组将两本书重叠放在一起，并施加压力，试验两本书能不能顺利错开;有的小组用自己不同的走路方式来验证摩擦力等，通过各种科学实践，学生认识到了影响摩擦力的因素。通过这种物理实验，学生将自己所学的物理知识运用到科学实践中，每个学生都充满了热情，在实验中不断融合STEAM的教育理念，可使科学、技术、工程等得以实践，学生们对物理知识有了更深入的了解，并且学习到了新的物理规律，使学生的实践潜能得到了充分发挥。
三、实验课程转化为探究式学习，激发学生的探究意识
在物理实验中，激发学生的探究意识是当前初中物理教学的目标之一，探究意识强的学生学习能力强，并能够自主学习，在探索中创新学习;而探究意识差的学生只会机械性地学习，效率低下。所以，学生的探究意识会对学生的学习效果产生很大影响。将STEM教学理念融入物理实验的课程中，可将实验课程转化为探究式学习，从而有效激发学生的探究意识，增强学生的学习能力。
在进行《电路初探》一章的教学中，首先，我会按照教学提纲进行教学，引导学生对电路有一个初步了解，对操作、仪器和实验现象都进行分析，并做好教案。然后，我引导学生们发现自己生活中的电路、电路的构成，影响电流大小的因素，并让学生提出自己的问题，学校提供各种实验器材和实验场地，学生自主挑选所需的材料进行实验探索，自己带着问题设计各种电路，包括并联、串联，还要运用各种材料来测试电流的大小。在实验中设计的各种问题，如有的学生发现串联起来的电流小于并联的电流，有的学生发现铁质电阻与铝质电阻不同等，針对学生的各种问题，我会提出一些针对性的建议，然后，学生会对自己的实验进行改良，做中设计好自己理想的电路模型。通过丰富多彩的实验课程，学生不仅学到了更多物理知识，探索意识也得到了加强。
四、实验记忆转化为记录整理，培养学生实事求是的科学态度
在传统的机械化物理实验教学中，学生在实验过程中仅靠头脑记忆完成实验操作，没有记录的习惯，在物理实验中获得的数据一般只靠记忆，实验数据可以任意增加或减少，这样有意地满足实验的实际结果，导致整个物理实验不准确，学生也表现出得过且过的态度，物理实验的作用没有充分体现出来。相反，记录的重要性就体现出来了，而且STEAM的教育理念中，强调实验的严谨性，通过物理实验教学，可培养学生实事求是的科学态度。所以，在物理实验过程中应对实验方法、重点、数据等进行记录，并掌握读取姿势的正确性。
在《长度和时间的测量》的教学中，首先，引导学生学会读取刻度尺的数值，分清楚刻度尺的零刻度线和最大刻度值，然后，带领学生对铜丝直径进行测量实验，由于铜丝比较细，直接测量的方法不可取，这时，引导学生将铜丝紧紧缠绕在铅笔上，换一种思维测量铜丝的直径。在实验过程中出现的数据，如铜丝的长度、圈数等，让学生对这些数据进行记录，指导学生得出铜丝直径的算法。然后，由学生自己进行实验，由于每个学生的实验细节不同，如使用的铜丝长度不同、铅笔不同、缠绕的圈数不同等，得出的数据也不同，导致同一实验的结果不同。教师在总结和分析学生的实验时，要根据学生的具体情况进行分析和评价，引导学生认识到自己的不足，并对自己的做法进行反思，进而提升自己。在实验中得出结论后并不意味着实验的结束，最后的整理工作同样重要。在对实验的整理中，学生通过对实验器材的规整、清洁等，可培养学生良好的实验习惯和科学的学习态度。
五、结论
在素质教育的大背景下，重视培养学生的综合素养。作为与科学技术、日常生活密切相关的物理实验教学来说，更能体现出素质教育的重要性。在STEAM的教育理念中，更重视对学生的综合素质培养，通过物理实验充分体现学生的主体地位，激发学生对科学、技术、工程、数学的热爱，促进学生全面发展。
【参考文献】
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[2]徐根娣.核心素养理念下的初中物理实验教学[J].新课程研究（上旬刊），2018（04）：99-100
[3]支浩.“教学做合一”让学生成为初中物理实验课堂的主人[J].名师在线，2019（09）：35-36
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