沈世忠，
（广安友谊中学，四川广安，638000）
摘要：STEM教育是基于素质教育时代衍生而来的新型教学模式，对于国家培养人才具有十分积极的影响。在STEM教育模式下，能够有效的激发学生的创新意识和竞争意识，从而促进学生更快的成长。为此，本文就结合初中物理综合实践活动，以制作“简易密度计”为例进行探讨，希望能够为相关工作者提供有效参考。
关键词：STEM教育；初中物理；综合实践活动；简易密度计
STEM教育即为科学（Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(M athematics)的英文首字母统称。其中，科学是为了让学生对世界有更好的认知，了解自然的奥秘；技术与工程则是基于自然的基础上对世界加以科学性的改变，从而解决时代发展中的难题，数学便是技术与工程的基础学科。如此可见STEM之间既相互联系，又相互补充，只有不断融合，才能更好的全面发展。
在初中物理教学中，要做到面向全体学生，以提升学生的科学素养为目的，以激发学生对物理的兴趣为任务开展教学活动。初中阶段的物理学习，不单要注重科学知识和学科技能基础教育，更要注重学生的学习态度和能力的培养。而科学探究方式在初中物理教学中是极为有效的方式之一，这与STEM教育理念不谋而合。以下就针对于初中物理中“简易密度计”的制作为例，针对于如何在教学中融入STEM教育进行探讨。
一、设计思路
为更明确的体现STEM教育的优势，笔者并未按照初中物理课程标准中的教学目标进行备课，而是结合“简易密度计”制作的主题，从学生的角度出发，制定了相应的教学目标：
S（科学）——对教材中阿基米德原理有一定认知，并了解不同液体中同一支密度计所受的浮力关系。
T（技术）——掌握并能够自主利用吸管进行密度计的工艺制作，同时让吸管在液体中保持竖直漂浮的状态。
E（工程）——了解该如何利用普通吸管及辅助材料制作简易密度计，并利用自己做的密度计测量液体密度。
M（数学）——熟练的掌握控制变量，并利用阿基米德原理及漂浮原理推算其他液体的密度。
二、实践活动
1.进行分组
每4位学生自成一组。
2.提出任务
观看视频，归纳其中问题，从而提出学习任务。在视频当中可以发现：将鸡蛋置于盐水中，可以很稳定的漂浮在水面。而且盐的密度越大，鸡蛋漂浮时所排开的液体体积就越小。由此可以推断，针对于同一物体来说，它漂浮于不同液体之中所排开的液体体积的多少与一个很重要的因素有关，是什么呢？
学生回答到：是液体的密度。
此时，教师继续说到：“大家通过阿基米德原理了解到物体排开液体的体积与密度有关，说明大家都具备一定的科学精神，那么，今天老师给同学们准备了吸管、蜡烛、烧杯等材料，大家就利用这些简易的材料来自创一个密度计吧，看看谁做的更准确。
”
3.开展实验
班级里大部分学生都很积极的参与实验，但似乎受到一些困难的阻碍。综合学生遇到的困难主要有3点：
（1）如何用蜡烛密封吸管另一端？
（2）如何让封蜡一端的习惯始终漂浮在液体中？
（3）如何对自己制作的简易密度计来标度？
问题1：
针对于此问题，学生在讨论后得出3个方案：方案一，将蜡烛点燃后打横，让蜡油自然滴落到桌子上，然后收集起来搓成与吸管大小相似的小团塞到吸管的一端。方案二，同样将蜡烛点燃后打横，让蜡油自然滴落到桌子上，逐渐形成小馒头型，再将吸管用力插入至蜡油堆处，待凝固后擦除掉多余的固体蜡油。方案三，将吸管竖直放置桌面，点燃蜡烛打横放置，让蜡油慢慢从吸管一端口处滴入，直至下端蜡油存至约0.5cm时将蜡烛移走，待蜡油冷却后提起吸管即可。
点评：综合三个方案来看，学生的积极性很高，但从结果来看，前两种方法对过程的要求很高，一旦操作不注意，就会影响到吸管的密封性。第三种方法虽可以确保蜡油填满吸管口，但会使得蜡油挂在内壁上，不过不会影响到后续试验。通过上述操作，很大程度上培养了学生的技术素养。
问题2：
学生在进行讨论后，得出这样的结论：在封蜡后的吸管中放入3个小圆头自攻螺丝，习惯就能够在水里竖起来了。
点评：由于学生在做物理实验方面没有任何经验，所以很多学生先放了一个螺丝，结果发现吸管没有竖起来，紧接着又放了第二个螺丝，还是没有竖起来，直到放入第三个螺丝，吸管才在水中竖起来。学生通过坚持不懈的多次实验获得成功，有效的培养了学生的技术素养和动手能力。
问题3：
学生在相互交流后，对吸管横截面、浸没在水中的长度、浸没在其他液体中的长度进行了假设，并利用漂浮原理和阿基米德原理进行推断，从而了解到简易密度计的标度。
点评：学生根据阿基米德和漂浮原理，推断出吸管浸没在水中与浸没在其他液体中的关系，此过程不仅对学生的数学素养有很大提升，同时还使得学生对物理原理的理解更加透彻。
解决完以上问题后，就继续实验。在量筒中盛入适量水，将吸管放置水中漂浮，并将露出水面的位置做出记号，并用刻度尺测量记号处到吸管下端的距离。得到数据后，需要利用相应的公式推断标度值。除此之外，教师也可以引导学生利用自己亲手做的密度计来分别测量牛奶、可乐、咖啡等液体的密度，并对整个过程进行交流和设计，从而检验课堂教学成果。
三、评价与反思
笔者希望通过精心的教学设计，将STEM教育融入到课堂教学中。虽始终未向学生体积STEM教育，但教学中无时无刻都在体现着其理念。由于受到课题难度和外界因素的影响，此次实验多数以教师的引导为主，针对于学生的自主探究较少，以至于学生的一些想法没有得到一一实践。但整体来看，学生在实验的过程中积极参加，也积极思考。面对问题相互讨论，以良好的心态去面对。在整个过程中，学生的技术素养和工程素养得到了很大的培养，后续测量数据的过程中，学生的数学思维也得到了很好的提升。因此，STEM教育在初中物理教学中具有重要意义。
总结
综上所述，在制作“简易密度计”实验中，通过利用STEM教育理念设计教学活动，有效的调动了学生的积极性，很好的完成这一课题，由此可见，科学和数学之间的联系是十分紧密的。
参考文献：
[1]陆卫兵.将STEM教育融入初中物理综合实践活动的教学——以学生进行“简易密度计”制作为例[J].物理教师,2019,(05).
[2]李燕冰.基于STEM理念的初中物理综合实践活动——以“制作简易的密度计”为例[J].物理之友,2020,(5).
[3]曾新林.论项目学习在综合实践活动中的应用——以“简易密度计”的制作与评价为例[J].中学物理,2020(18).
作者信息:沈世忠，男（1973.10.24—），汉族，四川广安人，大学本科，高级教师，研究方向：课题、科创、论文
课题：中国教育科学院课题：stem教育理念下的课程开发研究（编号：2019STEM?033）