基于STEM理念的高中物理实验校本化探索与实践

王国宏

（甘肃省武威市民勤县职业中等专业学校，甘肃民勤 733399）

引 言

STEM 包括科学、技术、工程和数学，这几个学科有着非常紧密的联系，可将一些离散的知识点融合在一起。高中物理教材实验中大多是求证类实验，这就要求教师能将STEM 理念融入其中，结合自身教育经验和高中生的个人特点，秉承因材施教的原则，让学生积极投入其中，从而促进物理教学工作的顺利实施。

一、STEM理念下高中物理实验校本化研究的目标和内容

（一）研究目标

探索STEM ＋物理实验校本化实施的过程中，尽量用合适的方法，让物理课程更符合这个阶段学生的认知规律，确保各层次的学生都能有所收获。教师在教学过程中，应该积极创新课程教学的内容、形式，培养高中生的物理素养，为学生日后的探究性学习奠定坚实的基础[1]。经研究发现，在STEM ＋课程环境下，找准关键点，转变教师理念，优化教学方法，将物理实验作为提高学生实践能力的手段，可推动素质教育工作的顺利实施。

（二）研究内容

首先，课程实施。教师要构建完善的校本实施体系，创建纵横交错的发展模式，让各类创新型小组都能进行有效且深入的探讨，根据STEM ＋实现物理实验数字化管理，健全各项保障机制，这样才能符合高中生的学习特性。其次，课堂教学。STEM ＋实验校本课程具备跨学科的特点。传统课堂教学只能给学生传输单一的知识点，将STEM 理念融入物理实验，能够将多个知识点巧妙地融合在一起，当学生动手实践的时候，还能发现课本中没有提及的理论结果，从而设计多种实验方案。最后，学科研究。这就要求物理教师能深入探讨，在物理小组交流的时候，逐渐打破传统的思维模式，让教师的教学更加符合新时代高中生的基本需求。

二、STEM理念下高中物理实验校本化的实践策略

（一）结合教材，实行探究式学习

STEM 是一种能培养学生主动参与习惯的教学理念，为了让它真正深入课程，教师要秉承因材施教的原则，向学生提供一些实验设备、资料等，然后将知识有效地组织在一起。例如，教学“平抛运动”的实验时，它作为物理中比较难的知识点，学生在分解和处理的时候，往往会遇到一些思维障碍，而且教材上的实验步骤比较复杂，在无法实际检验的情况下，实验会存在一些误差。为了让学生能更直接地理解这些知识，教师可以结合STEM 理念，组织实验活动，让学生自主设计平抛运动演示仪。

在具体的实施过程中，应该将其分为多个环节。第一，教师展示设计原型，在水平位置放一根水管，距离地面1.8m，横截面积为2cm²，水流速度为2m/s，如果出口横截面上水的速度相同，不计空气阻力，试求出水流稳定后，其中会堆积多少水？然后让学生进行初步设计和制作，用橡皮管连接水源，喷出的水做平抛运动，水流的发散现象则非常明显。第二，针对水流现象明显的问题，需要进行一些改进，让学生解决发散问题。这时候，部分学生可能会猜想：是否橡皮管太软？于是就会借用粗细不同的塑料管，最终决定用笔管，出水效果较好，不会出现发散问题。第三，要求学生绘制草图，演示整个过程，然后进行定量分析。为了强化整体演示效果，可以适当地加入一些红墨水。第四，利用这种方法探究平抛运动是否为匀速，并计算出它的最大射程。这时候学生会利用一个量杯、秒表计，发现在相等时间内流出水的体积是相等的，水管是做匀速运动。

（二）联系生活，开发STEM 第二课堂

物理实验教学中，教师要借助知识解决学生现实生活中的一些问题[2]，然后在实践过程中达到教学的目的，培养出一群具有创造性的高中生。例如，在“齿轮转动”的教学中，教师结合现实生活，首先可引入具体情境：乘坐出租车的时候，会按照行驶路程收费，利用里程表计算，这里面涵盖的原理是什么？接着，按照教学目标对学生进行指导，让学生制作有齿轮和无齿轮的音乐盒，对比两者的运行效果，思考齿轮如何传递动力？然后，借助三维设计软件将整个动态演示过程展现出来，仔细观察转速同大小的关系，结合圆周运动推导出公式。最后，解决齿轮传动比的问题，引导学生将物理和数学知识联系在一起，让部分学生按照乘除法的思维进行推导，以小组为单位验证。

此外，做好制作改进工作实际上也是培养学生实践能力和创新意识的手段，最好以小组为单位，借助网络资源了解传感器的作用，在设计中将马达和传感器加入其中，转动马达的时候，就会产生一些动力，然后将这种动力传递给车轮。当学生设计了完善的方案以后，开始制作作品。由于设计和实践中难免存在一些问题，这就要求师生协调配合进行修改，对作品在现实中的有效应用进行验证，若发现结构不稳定就要及时改进，这样才能呈现出一个完整的作品。

（三）构建STEM 教育理念下的多元评价体系

基于STEM 理念的实验评价体系，对高中物理教学有积极的作用。从当下我国高中物理教学的情况来看，教师最好结合多个参考量，对学生进行综合性考查，如考试成绩、成果展示、日常观察、提问情况等。这些都是评判学生实践与合作能力的依据。在评价体系中，也应对教学内容进行考查，尽量构建多元且系统的评价标准，主动吸收国内外优秀的评价体系，然后结合自身教学特点进行完善。

开展物理实验需要大量的时间，如若只是依赖课堂上短短的45 分钟，这是不现实的，所以还需要进行一些课外活动，兼顾活动的有效性，对学生进行动态监督，完成一些有意义的交流和总结。此外，当学生完成作品以后，教师要给予他们相应的鼓励，并将作品进行展示和分享，使学生的综合水平得到一定的提高。

结 语

在高中物理实验教学中，教师首先要将STEM 理念融入其中，始终将学生放在非常重要的位置上，向他们提供必要的实验器材，然后采用小组合作、查阅资料和分析讨论等方法完善实验步骤，最后对学生的整个实验过程进行综合评价，这对高中生的成长具有积极的作用。此外，教师要借助一些辅助性教学设备，为学生构建良好的学习氛围，推动教学工作的顺利实施。