廖慧贤
长沙市长郡中学
摘要：在现行的高中物理教学中，科数整合是常态，科技整合已初步体现，但科工整合却不明显。在素质教育背景下，需要创新物理实验模式，弥补传统的简单演示实验的弊端。文章先探讨依托STEM理念进行高中物理实验的目标和内容，之后提出实验措施，目的是提高学生的实验能力及物理知识掌握效果。
关键词：高中物理；SETM；实验教学；对策
STEM主要包括科学、技术、工程和科学内容，且几部分内容相互联系，能通过重要知识点进行融合。高中物理是以实验为讲授方式的科目，且实验大多是求证型实验。在实际教学中，教师将STEM理念融入其中，结合教学实际和学生的特点，在尊重学生的基础上，能快速吸引学生进入物理活动中，在构建物理高效实验课堂的基础上提高学生的学习效果，促进学生全面发展。
一、基于STEM理念进行高中物理实验模式研究的目标和内容
1.目标
基于STEM进行物理实验模式研究，要以学生的认知规律为依托，以采用科学的方法，目的是使不同层次的学生都能通过实验获得发展。在实施时，教师要深入研究物理教材实验内容，并创新实验形式，以学生物理素养培养为切入点，提高学生的综合能力，为学生后续的学习奠定坚实的基础。基于STEM进行物理实验校本模式研究，需要找准契合的关键点，需要转变传统的教育理念，需要优化教学方法，依托物理实验提高学生的实践能力和核心素养。
2.内容
基于STEM的物理实验模式的内容包括课程实施、课堂教学和学科研究。要构建完善的校本实验模式，需要基于STEM和物理实验需求进行实验的数据化管理，通过横向纵向发展模式的构建，健全保障机制，以使开发出来的新模式符合学生的学习需求。基于STEM的物理实验校本模式属于跨学科教学，能将STEM与物理实验知识点进行连接。学生在进行实验时，能找到教材中没有提及的物理理论知识，并依托STEM理念进行实验方案的设计，以拓宽知识学习。学生依托STEM进行实验时，能通过小组交流打破传统的固定思维模式，能在拓宽知识视野的基础上提升综合能力。
二、基于STEM理念的高中物理实验模式的实施策略
1.依托教材进行探究式学习
STEM是一种教学理念，主要是培养学生主动参与学习的习惯。为了将STEM深入到课程设置中地，教师要因材施教，要先为学生提供实验器材，并引导学生，和学生一起进行实验组织。
如在进行“平抛运动”实验时，因该实验涉及的知识点是高中物理中较难的，学生如果依照定式思维，在处理和分解时，会存在一定障碍。教材上对该实验的设计步骤繁琐，学生依照进行会存在一定误差。为了让学生更好地理解平抛运动的知识，教师可以结合STEM，引导学生进行自主实验设计，目的是提高学生的实践能力。
在依托STEM进行实验设计时，可以分为四个步骤：一是教师将实验设计原型进行展示，即一根横截面为2cm2的水管在距离地面1.8米的水平放置，水管的水流速度为2m/s。教师为学生提出问题：如果水流速度相同，且不计空气阻力，那么大家求一下水流稳定后，会存积多少水？ 在教师问题的引导下，学生利用所学知识进行实验设计，利用橡皮管连接水源，使喷出的水做抛物线运动，学生会发现，水流会出现发散的现象，且比较明显。二是教师引导学生针对水流发散的情况进行实验设施改进，目的是解决水流发散问题，使实验数据更精确。学生在思考后会发现，水流发散可能是因为橡皮管太软，于是用笔管进行替代，之后发现出水效果较好，不会有发散问题。三是教师引导学生绘制实验草图，将整个实验过程进行演示，之后进行分析。四是学生研究平抛运动的过程是否是匀速，之后计算出最大射程。
2.依托生活开发STEM第二课堂
在物理实验教学中，教师要通过实验引导学生理解，物理知识能解决生活中的问题，实用性强，之后再依托STEM带领学生一起创造，目的是培养具备创新能力的学生。
如在“齿轮转动”实验教学时，教师可以先给学生创设生活情境：我们都有过打车的经历，出租车在行驶过程中是按照里程收费的，采用的是什么原理？学生在教师设置的情境中，通过知识调用，进行有齿轮和无齿轮的音乐盒的制作，之后比较下效果，并思考，齿轮是如何进行动力传递的。之后，教师将利用三维动画设计的齿轮运动过程进行动态展示，让学生观察齿轮转速与齿轮大小的关系，并结合已有知识导出相应公式。四是教师引导学生对齿轮的传动比问题进行解决，目的是让学生将物理知识与数学知识进行整合，并按照乘法的原理进行思考。通过STEM第二课堂的开发，学生以小组为单位进行实验设计，并依托实验方案进行实践操作，但在进行验证时，难免会出现不稳定的情况，之后教师引导学生对实验方案和材料进行改进，以使实验更精准。
3.依托多元评价深化校本实验效果
依托STEM理念进行物理实验评价，使教师的评价增加了多个考量标准，如学生综合实验情况，学生实验成绩、学生实验成果展示、学生的实验观察等。所有增加的考量标准都是评判学生实践能力的依据。物理实验内容多，只依靠课堂教学时间进行是不现实的。教师要为学生设计一些课外实验活动，并对学生的课外实验完成情况进行监督，和学生一起对实验进行总结。通过课外实验任务的设计，通过学生作品的展示，教师对学生的实验态度、过程、结果进行评价，利于学生综合水平的提升。
总之，基于STEM的高中物理实验教学模式，能突出学生的主体地位，能培养学生的实践能力。学生在实验过程中，依托教师提供的实验器材，以小组为单位进行探讨、资料查阅，之后进行实验方案的设计、实施、改进等，能体现学生的主动性。在实验结束后，教师对学生的实验和作品进行多元化评价，利于学生了解自己的缺点，进而进行针对性学习，以提升物理素养。
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