STEM教育理念在物理实验教学中的应用探索

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  【摘 要】STEM是科学、技术、工程和数学的4门学科的简称缩写,它的教学理念是将这4门学科进行有机整合,具有跨学科、情境性、体验性的特点。在中学物理实验教学中,融合STEM教育理念,对提高学生的物理思维能力,增强实验学习效果具有重要的意义。为此,本文就STEM教育理念在物理实验教学中的应用探索进行了策略分析。
   【关键词】学生;审题惰性;审题能力;有效策略
   本文就STEM教育理念在物理实验教学中的应用策略进行了探索分析,旨在通过真实情境引入,设计项目活动,优化实验过程等方法,提高物理实验教学质量,打造初中物理实验高效课堂。
   一、真实情境引入,明确探究方向
   STEM教育研究的项目来自于真实世界的具体问题。因此,在物理实验教学中,可以利用设计真实情境为辅助,在直观引导中,激发参与兴趣和学习探究动力,从而融入STEM教育理念,综合各个学科知识,对此探究的项目进行规划设计,使其明确探究的方向。例如,在教学《物体沉浮的条件》时,可以引入泰坦尼克号沉船事件,让学生思考:假如把打捞沉船的任务交给你,你将采取什么措施?让学生进行交流互动,在问题情境设计的过程中,导出此次实验探究的方向,让学生围绕项目“研究影响物体的沉浮条件的因素”为入手点,利用科学知识做出猜想假设,然后利用石蜡块、小瓶、牙膏皮等教具,鼓励其进行操作实践,观察并记录其真实现象,让学生通过合作思考分析改变它们沉浮的情况,让学生对这一工程项目进行计划探究,结合数学、技术、科学等知识领域,研究其影响的因素,最后为其提供实验成果展现的平台,让学生小组就此次实验进行操作、讲解,在真实体验、情境探索的过程中,明确探究的方向,提高学生对知识的灵活应用,在渗透STEM教育理念的同时,提高物理实验教学质量。
   二、设计项目活动,提高探究能力
   在传统的物理实验教学中,一般都是教师通过讲授和示范进行的教学引导,学生处于被动学习、模仿探索的过程,不仅无法培养学生的主动性,还会降低学习兴趣。而STEM教育理念下物理實验教学,是以激发学生自主为中心展开的教学设计,旨在让学生做学习的主人,培养动手能力和探究能力,因此,在教学时,可以设计项目活动,以一个明确的项目为核心,以组为单位,引导其进行自主探索。
   例如,在教学《凸透镜成像》物理实验内容时,重点是让学生理解凸透镜成像的规律,知道凸透镜成像的虚实、倒正、大小与发光体的位置的关系,通过观察,了解实像和虚像的区别。那么,为激发实验探究兴趣,提高探究能力,在教学的时候,可以以凸透镜成像规律为项目主题,以组为单位,为其提供新的实验教具,增强实验教材创新点,如:①光具座,传统光具座,零刻线在最左端,改进后的光具座零刻线在中间,光源和光屏分别位于零刻线两端,可在刻度尺上记录物和像所在的位置。②光源,传统光源为蜡烛,不便于测量烛焰的高度,改进后运用F型光源。③光屏,传统光屏只能承接像,不便测量像高,改进后的光屏,中间有刻度尺,便于承接像,又便于测量像高。
   三、优化实验内容,丰富学习体验
   在以往物理实验教学中,都是学生按照教师引导和课本进行的操作、学习,枯燥、乏味,缺乏创新。那么,为渗透STEM教育理念,提高物理实验教学质量,在教学时,可以优化实验内容,综合科学、技术、工程、数学等知识点,在创新实验器材和实验过程的基础上,丰富学习体验感,提高动手能力和探究质量。例如,在教学《速度的变化》物理实验时,可以在STEM教育理念指导下,以乐高机器人套装为载体,将其应用到实验教学中,提高综合运用科学、技术、工程和数学的解决能力,为其准备秒表、刻度尺、激光光源、乐高EV3机器人套装等,在实验开展的时候,让学生根据课本实验探究内容做辅助,对比其实验素材,就此次实验探究做项目规划,设计实验过程,引导其利用科学技术用刻度尺测量小球的路程并记录s,设置判断阈值,取光电传感器最小值与最大值的中间值作为光电传感器的判断阈值,随后编写计时程序,最后综合自己的数学运算能力,将测量获得的路程s和时间t代入到速度公式中去,通过计算测量速度。在优化实验内容的同时,丰富学习体验感,使其做学习的主人,进行创新探索,培养创新精神,让学生综合运用科学、技术、工程、数学等知识进行实验操作探究,提高实验操作效果,增强问题解决能力。
   四、结束语
   STEM教育理念在物理实验教学中的应用,既可以提高学生的实验动手能力,培养科学思维素养,又可以创新课程资源,丰富学习体验感。为此,在进行物理实验教学的时候,教师要重视STEM教育理念的渗透,重视跨学科知识整合,在情境引入、设计项目活动、优化实验内容的过程中,提高物理实验学习效果。
   【参考文献】
   [1]杨志萍.STEM教育理念在物理实验教学中的应用探索[J].成才之路,2020(33):94-95.
   [2]罗玉梅.基于STEM教育理念的初中物理实验教学策略[J].科普童话,2020(24):34.
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