王京
（沧州渤海新区南大港产业园区中学，河北省沧州市，061100）
摘要：站在STEM教育理念下，本文首先解析了STEM教育理念以及在其影响下初中物理创新实验教学的特点。并结合具体的“浮力实验”“透镜实验”来对初中物理创新实验教学展开实践探索，希望形成的内容对初中物理教学的各位同仁有所帮助，更能够为培养新世纪人才做出些许贡献。
关键词：stem理念；初中物理；创新实验；实验教学；实践探究
前言：综合型人才、创新型人才是国家未来强盛的保证，正因为如此各国都在积极地推行STEM教育理念，力求培养出能够灵活掌握科学、技术、工程、数学多领域知识以及技能的人才。初中物理具有明显的科学性、技术性、推理性、计算性，故此在结合stem理念开展物理创新实验教学，对于培养综合人才具有积极现实意义。
一、stem理念解析
人类发展是从未知到已知再从已知到未知不断探究的过程。这个探究过程当中需要人类同时拥有科学思维、技术思维、工程思维以及数学思维。科学思维在于不断实践认知世界万物规律；技术思维、工程思维则是尊重科学基础上，利用相对具体的实践工具以及理论分析工具来改造自然；数学思维则是技术思维、科学思维的基础，其从根本上给予它们解决实际问题的能力，例如计算、推理等。Stem理念中人在利用数学工具，凭借技术和工程思维来改变客观世界同时，还会动态总结丰富自己的科学思维，提高科学水平。故此STEM理念实际上就是实理结合教学。在这样的教学模式下可以提升学生的自我动手、总结发现的能力，能够实现小组合作彼此探讨最终形成多角度、多层面分析以及解决问题的能力。另外，该种教学实现了跨科教学，使得学生融会贯通，实现了综合能力的提升[1]。
二、STEM理念下初中物理创新实验教学特点
1.科学性。这里科学性指的物理学科具有的科学性，即物理知识是否客观实际，是否能够解决生活问题。同时也是教师遵循着“实理结合”、“物理生活化生活物理化”的科学教育思维展开的教学活动[2]。
2.系统性。所谓系统性指的是：第一，实理结合系统性。创新实验当中教师必须能够抓住初中物理知识的每一个关键点，让学生利用理论指导实践，并在实践当中反思，使得理论得到进一步理解。第二，课程内容系统性把控。八年级的第一章机械运动和第八章运动和力整合起来。能够在第七章实验当中回忆第一章机械运动有关概念很多内容，这样形成一个系统的学习方法。
3.主观性。即必须要遵从“学生本位”，要要想办法激发学生的兴趣，使得其参与到实验教学当中，这是保证学生能够通过实验形成科学思维、技术思维、工程思维、数学思维的根本前提[3]。例如在“二力平衡”的这一章节当中，教师可以积极地通过有趣的实验，让学生体验二力平衡：两位同学对面拉手然后身体向后倾斜，这样彼此都能感受到一对方向相反力量等同的拉力。
4.灵活性。需要教师能够根据不同的章节内容做到灵活实验，不见得一定要到实验室展开教学。例如在摩擦力教学时，完全可以在教师引导学生用脚蹭地的形式感知摩擦力方向、大小。
三、STEM理念的创新物理实验
1.浮力实验
浮力现象是生活中最为常见的，为了引导学生对浮力现象展开研究，笔者专门准备了相应的实验材料：1.水盆；2.铁皮；3.水。在课程正式开始之前，笔者问同学们：“同学们请你们尽快回答铁是否可以浮于水面上？”学生们自然而然形成两个队列，A组说能，B组说不能。
笔者便让两组分别推选一个操作者，利用实验器材来证明自己的观点。其中甲代表A组选择了铁皮并将其轻轻地放在了水面上，结果其悬浮水面片刻下沉。B组同学看到纷纷哄笑，显然甲同学通过行动证明了A组观点错误。此时乙同学举手代表A组实验，他将铁皮翻卷做成了小船的模样，然后放入水中，小船轻盈地浮在水上久久没有下沉。
此时笔者开始询问乙同学：“你是怎么想到这样做的呢？”乙同学回答说：“老师，前两天我曾经去西湖划船，那船就是铁的，所以我想将铁皮做成船的样子一定能浮在水上，事实证明我对了！”
笔者点头赞扬乙同学：“对，我们平时必须要认真观察生活现象，并且要有勇敢实验的习惯，这样才能提升学习成绩，学到相应的技能。”然后笔者又问所有同学：“为什么同样是一张铁皮，平整地放在水上其最终下沉，而将它做成了船则可以浮起来？”
有学生说：“因为铁皮薄，浮在水上片刻后来水漫了上来，它就下沉了！”
笔者表示认可，但这只是现象，并没有触及背后的原因。于是笔者打开教材，引导学生们学习阿基米德定律，即F浮=ρgV。此时经过稍微点拨，学生们便明白了物体受到的浮力和空气或者水的密度、物体本身重力以及物体体积有关。
这一实验教学给笔者的感受是：该实验考虑到了学生的好奇心，采用了对比实验，最终使得学生们了解了浮力的影响因素。其中教师对乙同学的询问以及鼓励，目的在于引导学生形成物理生活化思维。而对于另外一位同学对于铁皮下沉解释的赞同则是引导学生形成细微的观察力。总的来说，这个实验使得学生通过实践来对理论进行学习，再通过理论学习来结合实验，使得学生对于实验有了更多感悟。
2.透镜实验
在这个实验当中笔者虚构了一个情境，在某个监狱当中有一个戴着花镜的老人，他是被捉起来的地下党。而在牢房格栅外边有一块冰，里边有牢房钥匙，在老人身后墙上则有一扇窗，此时阳光正从窗口洒进来。
笔者：“同学们，老人想要逃出监狱，你们能帮帮他吗？”
同学们纷纷讨论起来给出了不同的方案。有人说：“老师让他戴了一个老花镜，我感觉能不能出得来就和它有关！”经他提示其他人纷纷围绕着老花镜展开讨论。最后有学生喊道：“我明白了，老花镜是凸透镜，利用其聚光照射冰块，冰化了以后，钥匙就掉出来了！”至此学生们恍然大悟。
然后笔者带领同学们亲自体验了老花镜的聚光功能，其真的可以将纸张点燃，证明了其具有将冰融化的能力。然后笔者引发同学们思维，问他们：“通过这个实验之后，大家明白了凸透镜聚光原理，那么在家里的窗台上、轿车的靠车窗位置能不能摆放水晶球等物品呢？”同学们纷纷摇头表示不能，说很容易导致火灾。
这一实验教学给笔者的感受是：创新实验处理依靠教具以及实验器材之外，可以纳入虚拟情境的方式调动学生的参与性，激发学生思考兴趣，实现实理结合。另外通过课程也实现了安全教育，使得学生拥有了技术思维、科学思维。而且过程当中学生工程思维得到锻炼，能够使得不相关的光、老花镜、冰块、钥匙等发生关联，并最终达成目的。
总结：STEM理念下的初中创新物理实验需要紧密抓住实验环节的科学性、系统性、主观性和灵活性，使得师生、生生在具体操作中探讨，实现科学思维碰撞，最终使得学生形成缜密的工程思维，能够融合多学科知识并将其作为自己探索的工具，不断挖掘自己的潜力。在这个过程里引导学生学习理论、验证理论，提升他们的理论理解能力，对理论形成深刻认识。
参考文献：
[1]李茂静. STEM理念下初中物理创新实验教学的实践研究[J]. 文理导航, 2019, 000(029):P.46-46.
[2]陈飞云. STEM教育理念下初中物理实验教学初探[J]. 科技资讯, 2020, 018(010):144-145.
[3]巨晓红. 基于STEM教学理念的初中物理实验教学初探[J]. 中学课程辅导:教师教育, 2019, 000(020):P.91-91.