摘要：浅谈物理教学中设计好常规实验和“非常规实验”之后，通过跨学科整合的方式，制作“小产品”体验，提高综合科学素养。
　　关键词：实验；整合制作；STEM教育；非常规物理实验；综合科学素养
　　引言
　　本文尝试物理教学中把物理实验相关联的部分，在演示、科学探究实验基础上，把习得知识转化成一系列的“小产品”。通过知识一构建一设计一应用的过程提高学生的综合科学素养。“小产品”的制作过程涉及不同学科的特点，包含除物理之外的科学知识，需要数学方面的建模和计算，体现工程制作流程，设计外形美观等等，这就需要跨学科整合。学生经历主动参与，积极构建，体验“生产”过程。
　　1物理实验与“STEM”教育整合的物理课堂整合的浅析
　　“实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验”——丁肇中，物理学家。物理学是以实验为基础的自然科学。初中物理教学也应以实验为基石的教学来展开，这样也符合认识事物的规律。教学中恰如其分的安排一些实验性的环节，有利于激发学生的好奇探究愿望，有利知识性的学习和素养的提高。物理现象和原理学习和科学探究过程的结合，促进学生科学素质的发展。实际教学中把学科和学生结合是教学的更本，随着科学文化和经济生活的发展，孤立的进行单一化的教学存在一定的局限性。跨学科知识融合的STEM教育，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）多学科的交叉融合，不拘泥于物理教学的中的现象和原理学习，体验演示实验和进行探究实验等。可以拓宽教学和学习方式，帮助学生打好扎实的科学、技术、工程和数学知识的基础之上，提高学生综合性科学素养，培养学生创新精神与实践能力。
　　2综合性优化设计实验环节。服务于教学。合理编排实验脚本，精心设计实验程序。做足常规实验，善于制作教具学具，开发利用“非常规物理实验”
　　演示实验由于现象直观，具有说服力，切入教学主题，不乏趣味，比如声音的传播，覆杯实验、扩散现象等。能够演示的实验尽量在课堂上直接演示，在科学性的前提下，可以增强演示的表演性和趣味性。如果以一个设计精妙的演示实验的方式导入新课，就牢牢抓住了学生的好奇心和求知欲；在教学中某环节，教师娴熟的从口袋或盒子里拿出一个器材并恰当演示，起到的感染效果胜过千言万语。探究型实验可以安排独立一节课或在一节中预留时间完成，采用分组的形式，让学生体验科学探究过程，通过一些实验现象，探索并总结物理规律。提出的问题，运用研究物理问题的方法进行实验设计，选取适当器材，规范地进行物理实验操作，设计表格、记录数据，分析实验数据，得出结论。如：探究凸透镜成像的规律、探究杠杆的平衡条件等。这部分实验在教材都标出“科学探究”字样，教学中处于绝对重要的地位。实验课教学是变结论式教学为过程式教学的重要途径、变理论灌输为探究式教学的重要方式。让学生经历科学探究过程，实现“三维“目标。测量验证型实验，根据所学的物理知识进行实际连接、安装、设计，测量。比如：用天平和量筒测固体和液体的密度、用弹簧测力计和刻度尺测滑轮组的机械效率、用电流表和电压表测电阻、用电流表和电压表测小灯泡的功率。这类实验主要掌握操作方法、注意事项、会画实验原理图、能排除简单的故障，用多种实验方案得出同一结论（或验证同一结论）。
　　引导学生自制学具、教具，参与小发明、小制做，强调参与互动、课内与课外相结合，实验教学系统功能通过它们之间的特殊联系综合地表现出来，实现物理实验教学的多元化。“非常规物理实验的自创性、体验性、简易性、生活化等特点为学生在最大限度内自己动手、自主实践提供可能，实践的目标是将客体（生活材料或物品）生成具有物理意义的‘新结构’或揭示现象的内在本质，该過程是学生通过自己独特的认知方式或生活经验对客体交互活动、对外在信息独特理解、感悟、体验和特定情境下的心里加工、构建知识意义和价值理念的过程”。
　　3课程实验设计体现STEM教育，托宽课程资源，体验“小产品”制作过程，培养学生的综合科学素养
　　这里所指的“小产品”制作，并非简单意义上的学生生动手制作一个物件，学生通过构建内化，设计制作体验。教师特意设计一个任务单，通过科学原理说明，制作方法，建模计算，设计美化等方面，要求学生完成相关的制作说明，体现陶行知的“做中学”理念。
　　案例：沪科版八年级物理第十章第一节《科学探究：杠杆的平衡条件》一节实验简要设计
　　实验导入新课：器材：钉有钉子的木板若干，一个把手较长的羊角锤，一个把手较短的羊角锤一把长扁口起子，一把端扁口起子，一个小木块。
　　让学生把钉子拔出。学生会选择把手较长的羊角锤，也有同学选择长扁口起子和木块把钉子翘起。都体现使用杠杆的优势，使用长起子的原因，引入“力臂”概念奠定基础。
　　课中教师演示实验：使用核桃钳夹碎硬核桃，用开瓶器打开一瓶汽水，核桃分给学生吃，汽水奖励给学生；用镊子取小瓶中的棉球等等。
　　探究杆杆平衡条件：教师演示，学生分组探究。
　　上述实验组织完成之后本节课也就比较完整了，在知识与技能，过程与方法都有所体现，而在情感态度与价值观，培养学生创新精神和动手实践能力以及综合科学素养培养方面略显不足。物理教学不能仅仅满足于一些原理教授和实验的过程。教师可以组织一节课或课后让学生动手制作相关联的一些模具或产品。比如，①自制杆秤。材料：一次性筷子，纸杯或塑料瓶，线，螺丝或铁垫圈，记号笔，直尺等。②DIY制作一个投篮器。材料：胶水，木棍，雪糕棒，小球，弹簧或橡皮筋，绳子，弹性小球，小刀，螺丝等。
　　让学生展示“小产品”，并让学生计算杆秤的量程，编制投篮器的使用说明书等等。学生应用科学原理，动手设计，计算，测量，制作，反复试验，美化，成品展示，成品说明等等。这样的过程不仅仅是单一物理实验所能达到的效果，需要多种技能整合在一起。体现STEM教育理念。不仅学习科学知识，更强调动手、动脑，参与过程。学生应用所学各方面的知识应对现实问题，设计、建构、合作并解决问题。不仅获得结果性知识，经历探究过程，体验工程式的制作过程，经历蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识，“这种在参与、体验过程中习得知识的方式对学生今后的工作和生活的长远发展会产生深刻影响”。