基于学科核心素养的初中物理stem教育.pdf
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1、 New Generation 66 2022 年 24 期 总第 653 期 新一代 New Generation 学科教育 G 基于学科核心素养的初中物理 stem 教育 张可(南京市第二十九中学致远初级中学 江苏 南京 210029)摘 要:新的课程标准要求教师要重视知识的传授和综合素质的培养。因此在中学物理教学中应脱离单一的学科范畴,在 STEM的理念下进行多学科的综合,真正实现以学科的核心素养为中心,以数学为工具,让学生主动投入到工程和技术的课堂,这就要求把四个科目(S 是科学,T 是技术,E 是工程,M 是数学)有逻辑的结合。关键词:中学物理;学科核心素养;STEM 教育;课堂教学
2、 STEM 理念源自美国国家基金会,将 Science、Technology、Engineering、Mathematics 四种学科相融合,旨在学生的科学知识,应用技术、工程应用、数学计算实现全面提高,加强了跨学科融合能力,提高学生参与课堂的积极性。希望通过创新教学模式,引导学生感受物理之美,提升学科兴趣。STEM 教育思想下的教学,并不只是四个科目的组合,而是把各个科目结合起来,形成一个整体式教学,因此在这样的教学思想下学生的学习将不会只是一个简单的学习,而是要通过整合和连接来完成。一、中学物理教学中 STEM 教育思想的重要性(一)培养分析能力和探究学习能力 就拿物理实验来说,在 STE
3、M中学生在获得相关的结果后,可以使用验证方法进行反向推理,而不是简单的检验实验数据是否正确,既可以让学生复习实验的操作流程,又可以通过计算来提高对实验结果的分析,从而达到 STEM教学理念的目的。因此在运用 STEM 教育思想进行教学时,首先要建立一个有价值的问题,然后针对问题设计出相应的研究计划,在确保方案的正确性的情况下,指导学生进行实验,获得最后的数据,再由学生进行验证和分析,从而使学生了解物理实验的基本原理,从而提高分析和解决问题的能力。(二)培养学生的创造性思维 以物理实验教学为例,基于 STEM 教育理念,教师放手让学生设计实验,把学生划分为小组,不同的个体之间可以交流自己的看法,
4、对不同的意见进行讨论,使每位同学充分发挥自己的创造力,加入实验方案的设计中,学生还可以将不同的知识融为一体,通过知识的结合来解决问题,从而提高学生的联想能力和创造力。进行讨论时,就在反复推演出最严谨的实验方案,进一步培养学生的科学思维,为“S”(科学)辩证打好基础。另外教师要重视独立思考,独立实践,独立创造的能力,增加自主学习的时间,赋予学生独立实践的权利,扩展物理思维。从而提高他们的创造力和思考能力。最后教师可以检验和分析学生的创新成果,确保学生的完成学习目标。(三)提高中学物理教学质量 义务教育物理课程标准指出,在中学物理教学中,要注重培养学生的实验、探究、研究、分析、解决问题的能力;这一
5、时期的物理教育,要重视学生的认知特点,与学生生活、现代社会、科技发展相结合,加强社会责任感,树立正确的世界观。而且随着科学技术的进步,人类的智慧也在不断的提升,简单的重复劳动在不断减少,创造性的工作也在不断的增加。如何适应社会发展,如何培养具有创造性的、适应社会发展的创新型人才是时代对教育的新要求。结合义务教育物理课程标准和现代科学技术发展对人才素质的需求,将 STEM 教育纳入现行教室改变原有的教学方式,提中学物理教学质量是一条很好的途径。二、初中物理教育现状(一)中学物理教学内容广泛,教学时间短 中学物理是以小学科学为基础,学生进入中学后第一次对物理学进行了系统的理论学习。中学物理课程涵盖
6、了声学、热学、光学、运动学、力学、电学等多方面,而八年级的物理课程一周三节,九年级一周四节,这就必然会对中学物理的教学造成一定的影响。(二)物理实验课管理难度大,教学效果不佳 目前一些学校班级人数较多,实验室设备较少,这样导致实验课管理困难。在准备教学之前,老师要花费很多的时间和精力来进行实验设备的准备。在实验教学中,由于实验课上的学生较多,他们难以抑制自己的好奇心和兴奋,往往会在实验过程中不按照要求进行操作,不能完成实验,反而在课堂上进行与实验无关的交流,这势必会影响到实验的效果,有些老师甚至会说:“有时间去做实验,不如多做一些题目。”(三)缺乏实验设备,无法开展实验教学 比较中国的历史和今
7、天,中国的经济状况有了很大的改变,但教育资源仍然不均衡,尤其是在农村。目前我国中学物理教学存在着较大的问题,即缺乏专门的实验仪器,使教师难以进行实验教学。而物理是一门以实验为基础的学科,如果不能通过实验来观察,那么老师们就直接会把实验的现象告诉学生,如果有条件的话,还可以通过视频来进行,而不是通过操作来实现,这种方法无法有效地促进学生的实际操作和学科素质的提高。(四)教育观念落后,缺乏学科素养培养 现阶段的传统教学依然以考试分数为重,把教师与学生“地位颠倒”,学生被动地跟随教师的教学进度学习,完成上课老师传授的内容,虽然完成了课堂任务,但是抑制了独立思考、独立实践、独立创造的能力,缺少在学习中
8、找到概念与原理关联,实现有架构的记忆,使得学习效果大打折扣。这样也导致课堂 New Generation 67 2022 年 24 期 总第 653 期 新一代 New Generation 学科教育 G 出现了分化情况,学习情况较好的学生可以轻松攻克教学重点和难点,基础较差的学生则很难按时完成学习任务,拉大两者的差距。其实无论是在课堂教学还是其他模式的教学,都应该把学生放在学习的主体地位,增加自主学习的时间,赋予学生独立实践的权利,扩展物理思维。三、中学物理教学中 STEM 的教学策略研究(一)重视知识技能在物理课程中的应用 中学物理的学科特性十分突出,与学生的生活息息相关,因此在运用 ST
9、EM 模式进行教学时,不仅要注重基础知识的传授,还要注重将知识与技能相结合的综合教学,其具体的教学方式就是将所学到的知识转换为相应的技巧。在此过程中老师主要负责对学生进行指导,并不断改进提升学生技术应用能力,使他们对知识的实际运用有更深刻的认识,对中学物理的认识更加深入。比如,在开展“平面镜像”的相关内容的教学中,教师可以运用 STEM 模式进行教学,使学生能够根据自己的实际情况进行实验研究。老师可以为学生提供实验所需要的仪器,并让他们通过实验来了解所学的内容,让他们对平面镜像的运动规律进行分析,使他们能够从实际操作中总结出一些规律,从而掌握相关的知识。(二)注重培养学生的探究意识 物理知识需
10、要学生具备较强的思维能力,所以在学习过程中要不断地探究和学习物理,以提高对物理的认识和掌握。在这种情况下 STEM 可以有效地指导学生进行探究学习,并在学习的过程中培养学生探究意识。在探究活动中,要注意把它与学生的学习能力、所掌握的学科知识有机地联系起来,使学生学会知识的迁移,从而使学生的探究能力得到进一步的提升。比如,在“摩擦力”教学中,教师可以让学生在实际操作中了解摩擦的发生情况,从而使他们更好地掌握摩擦的有关知识。在课堂上老师可以准备木棒、玻璃棒、橡胶棒、棉布、纱布、白纸等等,让同学们通过这种方式来探索摩擦的发生,通过这种方式,让学生对物理知识进行独立的探索,从而提高物理课堂的实践性激发
11、学生的求知欲。(三)提高学生学习和探索物理兴趣 在 STEM 教学中,教师要利用学生的实际操作与探究,增强学生对物理学的认识,从而提高他们的学习效率。例如,教师在“串联和并联”的教学中,教师可以把生活中的某些物理现象和学生联系起来,使他们能够考虑到家里的灯光是否是串联的或者并联的。聚会上的彩灯是并联连在一起的,还是串联的,为什么要这么做?通过对生活现象的分析,使学生能体会到物理与生活的联系,从而使他们享受到学习的乐趣。(四)设定具体教学情境 STEM 教育倡导不同学科的有机结合,重视学生的实践和创造性,重视学生的多元化发展。STEM 教育提倡设定具体的教学情境进行兴趣教学。STEM 是一种能够
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