基于stem的高中物理实验教学策略探究

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　　摘 要：在如今的科技化大时代背景之下，掌握足够的科学文化知识显得愈发重要，如今的高中物理，正是实现学生掌握科学技术文化知识的主要途径课程，在stem教育的理念下，学校的物理课程备受关注，然而，物理课知识掌握的关键就是动手实验，于是，就引出了我们今天要谈论的主要问题——如何在stem教育的理念之下，设计好高中物理实验课的教学，我们不妨采用以下策略，诸如完善学校物理设施，开展课本拓展实验，开发符合兴趣和特长需要的个性化实验等等，通过以上有效的策略，在老师适当合理的教学之下，老师可以在最大的程度上将理论知识通过实验亲自动手的体验教授给高中生，在stem教育的理念之下设计物理实验课教学，可以帮助学生培养理论与实验相结合的能力，促进师生共同主动发展，培养学生成为复合型创新人才等，文章就基于stem教育下的高中物理实验教学的困难现状和策略展开探究。
　　关键词：stem;高中物理;实验教学;探究
　　所谓的stem教育，其实就是指科学、技术、工程、数学等多门技术学科的融合性总称，极其注重实践和学科的融合性教学，基于stem教学的高中物理教学，可以极大效率地提高教师的教学效率，更是很大程度上提高了学生的学习效率，学生在理论中获取知识，在实践探寻真理，这不正是当代高中生所应该掌握的学习素养吗？通过基于stem教育理念的高中物理教学设计，可以有效地提高学生的自主学习能力，从而改变学生以往的学习方式，提高学生的综合能力素养。然而，当今高中的实验课确实有些困难，基础设施落后，“应试教育”影响太过严重，教师学生只在乎分数等等原因，致使学生的动手实践能力低下，如今，我们要做的就是打破这种传统的桎梏，改变现状，老师和学生必须一起努力，物理作为一门具有实践性科目的学科，培养学生的实践能力渐渐成为教育的目标，通过动手实践来让学生更加透彻了解课上的理论知识，并提高学生的动手能力，观察能力，思维创造等等综合性科学知识素养。
　　一、 基于stem的高中物理实验教学的困难现状
　　（一）部分學校教学设施落后，实验难以成功
　　诚然，作为实验课，肯定是要有完备的相关教学设施，才能开展实验课，例如在学习人教版高一物理实验《探究小车速度随时间变化的规律》的时候，电磁打点计时器是一种按照相同的时间间隔的连续打点仪器，它使用交流电源，工作电压6V以下，每隔 0.02s 打一个点，电火花打点计时器使用频率50Hz，每隔0.02s打一个点，都是要精确的仪器的。没有精确的物理器材，是很难将实验做成功的，由此可见，没有具备完好的实验教学设备，是很难实现教学的，教学设施的不完善，致使多少学生本就想一探究竟的求知渴望戛然而止，该如何解决这种问题，是学校和教师应该着手解决的首要任务，学校设施的落后，不仅仅是物理实验课难于实现，更是例如其他化学生物等课程也难于实现，如此，stem教育理念便没有了存在意义，stem教育宗旨是实践与学科的融合性教学，学校设施的落后，是当今高中物理教育面临的重大困难现状。
　　（二）学生没有将理论与实践有效结合
　　高中学生，可能大多都是在教室上课，对实践课可能没有太过注意，在书本上的知识海洋中遨游得“不亦乐乎”，这让许许多多的学生错过了获得实践知识的机会，然而，物理的很多知识点是离不开实践的，例如，在学习高中物理《欧姆定律》的时候，一个公式I=U/R也许是为了记住这个内容，掌握理论知识就够了，但这个公式的由来是怎么得来的，并不是只为了记住公式，因为欧姆定律只是一个笼统的大公式，生活中抑或是学习上大多是使用其所有公式的变形形式，诸如W=UQ，W=UIt，P=W/t等等，高中生的物理课便可以很好帮助学生学习掌握弄清楚公式的转换，真正在学习中掌握学习主动性。对于电路，是看不见摸不着的，只有去实验体会才真正了解其存在形式以及原理，由此可见，有些物理知识，必须要以实验的形式给学生理解学习，只有在实践中去更深层次理解知识，才能真正加入自己的理解和激发创新思维，高中的试卷也有实践部分的大题目，最后一问更是主观实践题，可见物理实践课多么重要，现在的物理课，并不是传统的机械化知识，还有更多的主观思考，stem教育也正是培养学生的主观思考能动性，没有实践的理论学习，便失去了物理课的真正意义，这一现状便是基于stem教育的物理实验课教学的极大阻碍。
　　（三）学生实验习惯差，实验技能弱
　　由于很多教师的“应试教育”思想严重，学生都注重分数，从而便导致了学生实验习惯差，实验技能弱等，这也是当今高中生普遍存在的教育现象，学生上课就带着两双耳朵和大脑，凭借着飞跃的思维跟着老师的节奏在头脑中快速想象，学生动手能力也就停滞了下来，致使学生实验习惯差，实验难有一点技能，然而，实验技能和动手能力的不足更是实验课的开展的极大阻力，例如没有实验技能和动手能力会导致实验中危险的产生，特别是化学实验中，学生的实验习惯差，以及技能弱，很可能直接导致爆炸现场，危及自身和其他的同学生命，可想而知，学生的实验习惯和技能对学生多么重要，面对这一条条的现状，stem教育下的物理实验课一步步受阻，打破阻力，制定相应的高中物理实验教学策略，刻不容缓。
　　二、 基于stem的高中物理实验教学的策略探究
　　（一）完善学校物理设施，获得实验教学的条件
　　应现在的新型stem教育要求，各大高校都应该肩负起培养学生科学文化素养的重任来，检查本校的科学实验设备，根据物理课程的需要批量购进物理实验设备，在准备物理设备的同时，学校更应该规定严格的实验课时，进行老师学生思想教育转变，作为教师，更应该宣传实践课的重要性，积极培养孩子的动手实验能力，培养实验技能，为stem教育要求下的高中物理实验课准备好教学的条件，例如，在进设备的时候，要同时考虑到人教版物理教程中设计的各种实验课器材，诸如速度实验，力学实验等等还有很多。提高学生的理论与实践能力的结合。 　　（二）开展物理课本拓展实验，培养主观思考能力
　　在物理课程的实验过程中，为了实现实践与学科的融合性教学，开展物理课本实验必不可少，老师可以通过开展物理课本拓展实验，来培养高中生的主观思考能力。高中生的主观思考能力极为重要，不仅应用到考试，在物理学习以及生活上可谓意义重大，例如，高中物理考试的实验题最后一问就是发挥学生的主观性来写答案，答案并不唯一，这一点正也体现了物理实验教学的优越性，通过开展书本后面拓展的实验，可以让学生学习书上以外的物理知识，例如，人教版高一物理的课本拓展实验《探究加速度与力、质量的关系》，教师可以先让同学们学习掌握F=ma这个公式，然后提醒学生使用控制变量法完成实验，拓展课本的知识，让学生能在利用控制变量法下，控制物体的质量m不变，测出物体在不同力F作用下的加速度a，分析a与F的关系，控制物体所受力F的不变，改变物体的质量m，测出相应的加速度a，分析a与m的关系，在实验的过程中，要思考很多注意事项，比如平衡摩擦力，物理老师可以将其作为一种学生自主能力的考查，让学生自己探索平衡摩擦力，更能培养孩子的观察力，例如如果平衡摩擦力不够或者过度，则做出的a-F图像或a-1/m图像不会过原点。从而实现探究加速度与力、质量的关系，掌握利用控制变量法探究物理实验以及利用图像来处理实验数据的实验目的，大大提高高中生的物理实验综合素养，实现stem教育的基本要求。学校的物理课积极开展课本拓展的实验课，进一步加深课上的知识，更是进一步拓展学生的思维和知识纬度，综合性培养学生的科学文化素养。
　　（三）开展符合兴趣和特长需要的个性化实验
　　高中的物理实验课，是对学生的实践能力培养作为出发点，由于学生实验习惯差，实验技能弱的现状，通过开展符合兴趣和特长需要的个性化实验，可以有效提高学生的积极性，充分发挥学生的动手实践能力，结合课本知识，然后开展符合学生的兴趣和特长的个性化实验是物理实验课的精髓所在，因为这种实验课的开展方法极大地提高了学生的学习主动性，更有效地发挥学生的潜能，更是学生掌握知识的最佳途径。例如在学习高中物理的选修课本的时候，可以根据学生的兴趣以及特长进行选修上课。
　　例如，在实验讲述到折射率时，教师可以通过《测定玻璃折射率》實验来进行物理情感的传递，可以请学生上台尝试，发现他们的兴趣点，将一束光线以一定的入射角穿过平行玻璃砖，然后教师讲解插针法的运用和折射率公式，让同学们准确测出角度计算结果。教育学生要根据自己的特长和兴趣来实践，而不是凭借自己的主观感受来定义一个概念以及进行评论。如此，便可以有效地实现高中物理实验课的开展，提高学生对物理实验课的积极性，培养学生的兴趣特长，更能体现高中物理实验课的存在价值及意义。积极响应融合科学、技术、数学、工程的综合性教育理念，stem教育理念下培养高中生的实践课程能力，更是对学生个性化科学素质文化的培养，将stem教育理念融合到物理实验课中，通过这种物理实验课开展策略，可以大大提高高中生对物理的喜爱程度，发掘孩子的物理潜能，培养更多的物理型天才。
　　综上所述，没有理论的实践是瞎搞，没有实践的理论是空谈，只有将理论和实践的有效结合，才是学好高中物理的关键，面对高中物理实验课的现状，并不是没有办法，完美实现实验课教学的策略，可以在很大程度上提高学生的动手实践能力以及提高学生的实践物理知识，在理论中实践，在实践中得真知，真真切切让学生养成主动学习的习惯，获得主动学习的能力，根据stem教育的要求，为培养高中生为实践性学习的综合性科学素养的学生，各大高校物理老师应该重视实验课时，为我国培养很更多的物理型人才，在祖国需要建设的时候，提供足量的社会储备军，发展我国社会科技，实现中华民族的伟大复兴之路。
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　　作者简介：
　　陈允怡，广东省广州市，广东省广州市天河外国语学校。
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