【摘要】初中物理教学内容多，涉及面广，而教学时间紧，传统的教学模式，形式单一，加之物理内容比较抽象，物理教师在实际的教学过程中很难达到理想的教学效果。本文通过介绍STEM教育及理念，以及STEM培训的教学策略，提供一个新的教学模式，以期提升物理教学效果，锻炼学生的动手实践能力，培养其创新意识。
【关键词】STEM教育 初中物理教学 教学效果
STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育理念并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是将其组合成一个有机的整体，使学生具有跨越学科的思维方式，从而更好地培养学生的创新意识与实践能力，最终提高国民的科学素养。STEM教育通常以一个工程项目为载体，体现跨学科思想，实现实践和创新。
一、提高初中物理教学效果的必要性
《义务教育物理课程标准》提出物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力，注重于生产、生活实际及时代发展的联系。此阶段的物理课程应关注学生的认知特点，加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系，关注技术应用带来的社会进步和问题，培养学生的社会责任感，从而树立正确的世界观。并且随着科技的发展，人工智能化的到来，社会上简单重复的工作越来越少，而创新性的工作机会越来越多。怎么适应社会的发展，怎么培养适应未来社会发展的具有创新能力的新型人才，这是时代给教育提出的新要求。根据《义务教育物理课程标准》的要求，以及社会科技的发展对人才必备能力的要求，对现有课堂融入STEM教育，改变传统的教学模式，提升初中物理教学效果，提高学生的科学素养，是一条课堂改革的不错选择。
二、初中物理教学现状分析
（一）初中物理内容涉及面广，学习时间不足
初中物理课程是学生升入初中后在小学科学的基础上第一次从理论上系统学习物理知识。初中物理课程内容涉及声学、热学、光学、运动学、力学、电学等多方面，内容多涉及面广，但初中物理课八年级每周有三节、九年级每周有四节，时间的不足必然导致教学效果不理想。
（二）物理实验课难以管理，难以达到理想的教学效果
物理实验课必须准备大量的实验器材，但现在普遍的教学现状是一部分学校是没有实验器材，一部分学校有实验器材但是没有配备专职实验员；教师在准备实验课前，需要耗费大量的时间和精力去准备实验器材。当实验课开展时，由于学生很少上实验课，按奈不住内心的好奇和激动，经常不按要求操作和完成实验。另外，大部分实验需要以小组的形式安排学生座次，在方便开展实验的同时也方便学生交流与实验无关的内容。不按要求操作实验、不能完成实验、课上交流与实验无关的内容必然导致教学效果不理想，甚至有物理教师发出“有做实验的时间还不如多讲几道题”的无奈。
（三）缺少实验器材，实验课难以进行
对比中国的过去与现在，经济已经发生了翻天覆地的变化，但是中国的教育还是相对落后，特别是农村地区的教育。物理教育方面最显著的一个现象就是很多学校没有专门的实验器材，更别说专职的实验员。没有实验器材，物理教师难为无米之炊。而物理是一门基于实验的学科，无法做实验就不能直观的观察实验现象，教师就只能对实验现象进行讲述，有条件的就用视频观看实验录像，这样间接的感知实验势必很难达到理想的教学效果。
（四）知识脱离生产、生活，易记但难以理解
仔细阅读初中物理教材就很容易发现，很多初中物理知识都依托生产、生活、科技等进行讲解。这样的讲解能将抽象的概念变得生动形象很容易理解，不需要费力记忆。但是在实际的教学过程中，特别是例题课后练习题，很多教师并不依托生产、生活和科技，而是把知识抽剥出来进行细碎化讲解，便于学生记忆。理解是学习知识的根本与前提，浅层的记忆很容易就忘记，这样势必会影响教学效果。
三、STEM教育的特色及教学策略
（一）STEM教育特色
STEM教育具有跨学科思维方式，内容涉及物理学、生物学、化学、天文学、环境科学等，蕴含科学、技术、工程和数学问题，授课方式以小组合作、活动和数字化模拟游戏，达到教师与学生深度互动，引导学生实践。这能很大程度上锻炼学生的交流能力、动手能力、合作能力、理论联系实践和创新等能力。其中最主要的原因是：STEM教师设计的课程能将学习本身的乐趣还给学生，极大的激发学生的好奇心，使学生获取创新意识，课外还能自主学习课本之外的内容或去图书馆、上网查阅相关内容。
（二）STEM教学策略
1.以项目为载体，融会贯通多学科知识，有效利用课外时间。
STEM教育最大的特色就是以项目为载体，融会贯通多学科知识；而STEM项目都源自生活、生产、科技、环境保护，比如《北极熊的3月》关注环境变化，引起环境变化的原因等；又比如《执行碰撞测试》视频展现汽车间发生碰撞的过程，展示大货车发明安全杠的原因，同时测量速度和时间等相关数据。在日常生活中，同学们会经常看到汽车间发生碰撞，而这涉及的物理知识就有加速度和动量，STEM教育会展示这种将知识与生活结合的例子，引导学生多观察日常生活发生的实例，并养成与各科知识联系的习惯。一旦学生养成这样的习惯，就很容易形成知识与实例间联系循环的思维模式；这样就能有效利用课外时间推进课堂教学的有效性。
2.分时段巧妙管理实验课，合理评价方式，让实验更加有效。
在STEM培训教师展示STEM实验时，我们特别提出如何管理实验课。外教特别展示了以下三个方面：一、将整个实验分成几个小时段，比如第一时段6min仔细阅读实验内容并设计实验；第二时段7min进行实验及收集实验数据；第三阶段10min小组交流并改进实验。每一时段最后一两分钟都会提醒学员，时间还剩多少，敦促学生完成实验。这样能有效的推进实验的进行，及时检查实验情况，避免了整节实验课学生浪费时间的现象。二、在实验课上，会有特别设计的笔记记录，外教讲到在美国通常不将笔记写在书上，而是记录在笔记本上。笔记的格式如下：
通常这个笔记也是检查学生是否认真完成实验的一种方式。三、学员都要求完成实验报告，详细的记录实验过程、发现，以及实验数据的处理。教师会对实验报告进行考核，并把此考核作为期末考核的一部分。
3.以生活中常见物品为实验器材，方便易得，弥补学校实验器材的缺乏。
在这次暑期的培训中，两位外教基本没有准备专门的实验器材，几乎所有的实验器材都源自于生活。比如在讲解《保卫鸡蛋》的项目时，两位老师准备的实验器材是鸡蛋、硬纸板、吸管、纸杯、竹签、洗碗用的海绵、泡沫塑料等，都是生活中常见的物品。又比如在讲解《利用远程遥控器如何下海探究》的项目时，准备的实验器材是胡萝卜、盐、水、透明塑料杯和勺子。这些实验器材源自生活，方便易得，同时让学生感觉实验离我们并不遥远。课后学生也可以自己拿生活器材做实验。
4.关注生产、生活、科技、环保等多方面，还原知识原生态，有趣且易于理解，更能知道如何应用知识。
讲解《利用远程遥控器如何下海探究》项目时，外教首先介绍了潜艇载人做海底探究的工作时间安排，一般下潜需要3到4个小时，上浮需要3到4个小时，这样留给科学家进行工作的时间也就剩3到4个小时，非常的耗时。为了改变这种情况，美国科学家就研制出一种远程遥控器，利用这种远程遥控器科学家可以在陆面就进行海底探究，这样进行海底工作就不受到时间的限制。同时外教利用ppt系统的讲解这个远程遥控器的组成部分，以及各部分的用途。通过这样的一个导入，衍生了两个内容：一个是对密度、浮力的探究，另一个是设计机械手臂。在探究密度时，外教给我们准备三个透明塑料杯、三块胡萝卜、水和盐，通过调整水和盐的比例，让三块胡萝卜分别在三个塑料杯中呈现：浮在水面，悬浮在水中，沉入水底。这样通过一个真实的科学实例，提炼出密度、浮力，学生会更有兴趣学习这部分内容，同时训练了从真实环境提炼相关知识的能力，然后再把知识应用到生活实例中。有趣且能将知识输入再输出，达到理解应用层面，不需要死记硬背，知识就存于脑海，这样教学效果必定更好。
四、STEM教育提升初中物理教学效果案例分析
（一）设计与教材内容相关的项目，利用假期完成，高效利用假期。
在八年级物理第六章综合实践活动中，有一项学习内容是制作一个医用冷藏盒，只需要完备一下，这就是一个很好的STEM教育提升初中物理教学效果的案例。参照做法如下：①导入：以四川地震为例，有大批人需要救治，而其中有种药要求在0℃以下存放。由于山高路远、气温较高，常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求。请同学们设计一个医用冷藏盒。②设计方案：小组先设计冷藏盒（最好有设计稿，相关内容参照教材20页）。③进行实验：每组按照自己的设计方案选择合适的保温材料和低温物质，自制一个冷藏盒。通过实验检验容器的保温性能（同时回顾温度计的使用）。④交流评价：小组完成一份实验报告，并进行反思或改进实验等。这样一个活动完全可以安排在假期完成，实验过程可以让学生拍微视频发给教师。去年我曾在周末安排了这个实验，发现学生很乐意和同学或家人合作，去完成这样的实验。这也极大的提高了学生学习物理的积极性。这样的项目可以在很多章节设计，如《声现象》可以设计一个隔声箱，《物态变化》可以设计一个简易冰箱。
（二）生活物品充当实验器材，实施头脑风暴，开启教师和学生的观察力和想象力。
在上八年级物理第三章《光现象》时，要求有色玻璃显示白光透过后只有单色光，当时实验室没有有色玻璃，物理老师先后尝试了有色塑料、有色塑料袋等，最后发现有色塑料袋能很好替代有色玻璃。在讲解的过程中，有学生提出可以用矿泉水瓶盖替代有色玻璃，白光透过矿泉水瓶盖也能出现单色光，但是它不是透明的，当时考虑到这个因素，所有没有采用这个建议。但是学生能去思考并实验，已经达到了很好的学习效果。后面教师还尝试用冰红茶显示激光，效果也是非常不错。希望这些例子能起到抛砖引玉的效果。
（三）课程的导入多采用与生产、生活、科技等有关的真实案例，提高学生理解知识，会应用知识的能力。
STEM教育多以项目为载体开展学习，如果每一堂课都引入项目，也是不现实的。但我们可以在课程导入时还原知识的原型，便于学生理解知识和知道如何应用知识。比如《利用远程遥控器如何下海探究》的导入就可以用于密度，浮力的导入。四川地震可用于《声现象》的导入。
结语
在初中物理教学中，应用STEM教育提升初中物理教学效果，无疑是一个很不错的选择。当然这里也不是全盘否定传统教学，只是想应用STEM教育丰富我们的物理课堂。从生产、生活、科技、环境保护等多方面讲解物理知识，理解物理知识，激发学生的兴趣，再将知识应用到生产、生活、科技、环境保护，输入带动输出，能更有效的提高课堂教学效果。
参考文献
【1】樊建安.初中物理课堂教学存在的问题及解决对策【J】.新课程研究 基础教育，2010,1.
【2】罗岱峰.新课改下初中物理教学创新思路探析【J】.新课程：中学，2013（12）.