王永輝 （江蘇啟東市南陽中學(xué)）

STEM 教育能夠融入科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等方面的理念，對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和想象力、創(chuàng)新力有著積極的意義。初中物理教學(xué)特別注重學(xué)生基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與實踐技能的養(yǎng)成，將STEM 融入初中物理教學(xué)，能夠極大地優(yōu)化物理教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在持續(xù)的體驗中感受物理的魅力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和較強的解決問題的能力，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

一、游戲引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生工科思維

初中生正處于青春期，思維還不夠成熟，抽象思維能力還不夠強，初中生接觸物理學(xué)科的時間較短，但卻具備較強的形象思維能力，往往喜歡玩游戲，物理教師要深入把握初中生的這個特點，了解學(xué)生的游戲愛好和特點，借助多樣化的游戲活動滲透進STEM 理念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。

如在教學(xué)“光的色彩”一課的過程中，學(xué)生通過學(xué)習(xí)知識點了解了白光與單色光的關(guān)系，可以設(shè)計一個名為“調(diào)調(diào)色”的活動，讓學(xué)生在了解光學(xué)原理的前提下，利用電腦繪畫軟件，試著對用紅光、綠光、藍(lán)光的三原色按照一定的比例進行混合，調(diào)出各種顏色的色光，領(lǐng)悟電視中彩色畫面的形成，然后讓學(xué)生再開動腦筋，利用三棱鏡對白光進行分解，最終調(diào)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等可見單色光，并拓展思考看到物體為何呈現(xiàn)各種不同的顏色，同時利用電腦模擬驗證猜想，教師給予適當(dāng)提示，鼓勵和肯定。在物理實踐過程中，設(shè)置游戲競賽環(huán)節(jié)，播放輕柔的音樂，在人性化的氛圍中，學(xué)生踴躍參加，積極探討。針對一些難點，教師給予及時點撥，運用形象化和充滿幽默的語言揭示色光混合的道理。課堂教學(xué)過程中，穿插有趣的互動游戲，在充滿動感的游戲過程中，讓學(xué)生在愉悅的場景中感受單色光的組合原理和方法。在這個過程中，通過光學(xué)、色彩學(xué)和工程學(xué)等不同學(xué)科的融合，激發(fā)了學(xué)生的探究意識，積極主動地去查找問題、解決問題，在潛移默化間培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維。在游戲中，對于優(yōu)勝者，教師會根據(jù)競賽規(guī)則給予“STEM 明星”獎勵，使學(xué)生的參與欲望更強烈。

二、模仿制作，獲得物理真諦

在持續(xù)的探索和練習(xí)中，學(xué)生積累了實際的物理經(jīng)驗，在反思與改進中感受到物理探究的樂趣，這一點正是STEM 極力倡導(dǎo)的教育理念，在這個過程中也會融入科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程。初中生由于缺乏豐富的制作經(jīng)驗，可以借鑒模仿制作，真正吃透裝置和實驗的科學(xué)原理，然后通過反思，對實驗裝置進行改進翻新，或是利用生活中的一些常見器材設(shè)計制作，也算一種真正意義上的創(chuàng)新。在物理教學(xué)和實驗過程中全面融入STEM，不但要注重理論知識的灌輸，更要放手讓學(xué)生大膽地去做、去練習(xí)、去探究，在持續(xù)的“做”和練中將一些抽象的理論與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合起來，感受科學(xué)的真諦。杠桿的學(xué)習(xí)就是一個典型的例子，利用桿秤這一生活中的應(yīng)用工具，讓學(xué)生在課余時間，利用已有的生活經(jīng)驗，并結(jié)合課堂上學(xué)到的杠桿知識，試著做一桿秤。這個過程相對復(fù)雜，學(xué)生不但要用到平衡方面的理論，還要學(xué)會建模，并運用數(shù)學(xué)和工程方面的理論，確保制作過程的規(guī)范性和方向性此外對桿秤的刻度和單位要進行準(zhǔn)確界定，學(xué)生借此認(rèn)真琢磨數(shù)理之間的關(guān)系，讓學(xué)生深刻體會生活中不法商販換秤砣的不合理性，也讓工程技術(shù)理念植根于心中。

如在“電路連接”一課中，為了讓學(xué)生動起來，教師可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察電路的連接方式，也可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察到的電器工作情況，思考其連接方式。如在樓梯燈的設(shè)計中，引入單刀雙擲開關(guān)實現(xiàn)樓上樓下雙控，引入光控開關(guān)或是聲控開關(guān)，或是兩者并用，實現(xiàn)生活自動化，有利于節(jié)能，也便利了生活。在“做”中學(xué)習(xí)，在調(diào)查和實做中獲取和積累知識，參與操作與實踐過程中獲得經(jīng)驗，實現(xiàn)感性到理性的飛躍，通過積極思考生活中的現(xiàn)象和實驗過程，并通過認(rèn)真實踐，學(xué)生從更高意義上體會STEM 理念，并通過反復(fù)思考和琢磨，養(yǎng)成較強的工程思維。

另外，工科技能是STEM 所倡導(dǎo)的技能之一，而要擁有這種技能，必須引導(dǎo)學(xué)生去制作一些裝置和工具，現(xiàn)行的初中物理教材中，有著較多的裝置和工具，且制作過程并不復(fù)雜，只要教師加以引導(dǎo)，學(xué)生經(jīng)過實踐和思考，能夠輕松完成制作過程。但學(xué)生在這個過程中要統(tǒng)籌考慮裝置的結(jié)構(gòu)、造型和用料、技術(shù)原理等，如在學(xué)習(xí)“物體的浮沉條件”時，要引導(dǎo)學(xué)生從生活中尋找一些材料，營造人性化的課堂氛圍，讓學(xué)生通過多媒體方式觀察木頭、船、潛水艇等在水面上的沉浮過程，體會浮沉的原理，這樣學(xué)生參與制作的興趣更濃，會帶著熱情投入制作過程中。教師可適時給予指導(dǎo)，對于學(xué)生制作過程中出現(xiàn)的問題，及時發(fā)現(xiàn)并提出可行性建議，通過掃除學(xué)生的制作障礙，最終讓學(xué)生真正學(xué)有所獲，學(xué)有所樂。在學(xué)習(xí)“聲音是什么”這節(jié)內(nèi)容時，也可讓學(xué)生仿制一個聽診器，在這個過程中，師生深入互動，共同探討制作技巧，學(xué)生運用自己所學(xué)聲音知識，將生活中對聲音的了解和經(jīng)驗遷移到制作過程中，真正理解聲音的產(chǎn)生與傳播。

三、敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)工程設(shè)計能力

STEM 指出，知識的積累離不開生活的真實，工科將實踐操作和解決實際問題作為學(xué)習(xí)的重要途徑，物理知識并不是高高在上和脫離實際的，恰恰相反，物理知識蘊含于豐富多彩的生活當(dāng)中，不管是生活應(yīng)用、交通出行、生態(tài)環(huán)境，還是資源利用都牽涉到物理知識。因此，教師要充分關(guān)注生活，將生活中的知識還原到物理教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，設(shè)置情境化課堂，以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，融入課堂氛圍中，敢于大膽質(zhì)疑，并能夠運用學(xué)到的物理知識，設(shè)計出解決方案和落實辦法框架，并積極主動地參與到實踐過程中解決遇到的物理問題。

STEM 特別強調(diào)“在實踐中學(xué)習(xí)”，與實踐割裂的教育顯然不符合STEM 教育理念。而將設(shè)計過程與實踐融合，則是STEM 追求的教育目標(biāo)。從根本上講，設(shè)計是工程教育的靈魂和核心，借助讓學(xué)生設(shè)計出具備針對性的物理學(xué)習(xí)方案和圖紙結(jié)構(gòu)設(shè)計，學(xué)生在借鑒前人成果基礎(chǔ)上，通過反思總結(jié)制作出裝置和產(chǎn)品，從中學(xué)到更多的物理知識和原理。為此，在課堂上，要潛移默化地滲透STEM 理念，引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注生活中的物理現(xiàn)象，用STEM 思維去探索、去質(zhì)疑，分析物理現(xiàn)象的本質(zhì)。學(xué)生提出質(zhì)疑，教師要給予鼓勵，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生運用STEM 思維去看待這些現(xiàn)象，讓學(xué)生真正思考這些現(xiàn)象，并帶著疑問去探索，最大化地去解決問題，從而更好地服務(wù)于生活。

如在“滑輪”一課的學(xué)習(xí)中，對動、定兩種滑輪進行合理排列和科學(xué)組合，最終形成一個滑輪組，有學(xué)生提出如何利用滑輪搬運重物，教師則適時給予啟發(fā)，讓學(xué)生試著利用杠桿與滑輪組結(jié)合使用，最終制作出一個動力裝置，并順利實現(xiàn)搬運重物的目標(biāo)。在這個過程中，要事先考慮好滑輪的個數(shù)、質(zhì)量，繞繩的種類、圈數(shù)，拉力的方向，更要事先計算好拉力的大小，需要縝密的設(shè)計、分析、運算、推理，這往往需要學(xué)生聯(lián)合起來才能解決，在不斷地質(zhì)疑、分析、推理、運算過程中，學(xué)生真正理解了杠桿和滑輪的內(nèi)涵和原理，對工程思維的理解又上了一個層次，工程設(shè)計能力也得到穩(wěn)步提升。

STEM 教育運用于物理教學(xué)，旨在將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識進行融合，構(gòu)建更具前瞻性和可行性的教育方法，引導(dǎo)學(xué)生積極探究，全力激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，借此培養(yǎng)學(xué)生的工科思維和工程設(shè)計能力。作為教師要洞察STEM 教育理念的精髓，努力營造有效課堂和人性化教學(xué)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生利用STEM 思維解決各種物理現(xiàn)象和問題，以此對學(xué)生進行STEM 教育的滲透，引領(lǐng)學(xué)生在物理世界中任意遨游，實現(xiàn)其全面發(fā)展。