优化实验教学 增加学生课堂获得  ——以“力学实验”为例讨论STEM理念下高中物理实验课教学策略

优化实验教学 增加学生课堂获得

——以“力学实验”为例讨论STEM理念下高中物理实验课教学策略

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内容摘要：结合学生实验能力弱的情况，本文强调物理实验的运用，在优化实验教学过程中，培养学生动手能力与创新能力，先通过STEM理念分析实验教学的内容，并通过创建情境与开展自主或合作探究的形式，完善实验，最终师生有效评价下，构建高效实验课堂，旨在提升学生课堂所得。

关键词：实验教学；“力学实验”；STEM理念；高中物理

前言：STEM教育理念的运用，实现学生跨学科知识点的运用，并结合时代发展为社会培养复合型人才。因此在教学中，只有深入了解其本质，才能更好的开展物理实验教学。并作为优化实验教学的主要方法，如何科学渗透STEM教育理念成为教师需要研究的问题。

以STEM理论分析实验教学内容

  以力学实验中的经典内容《推荐国内安全的网赌网站》为例，在STEM理念下开展科学实验教学。动量守恒指物体在不受外力，或者合力为0情况下，得到系统总动量未出不变。通过STEM理念对教学内容分析：科学方面，先让学生了解《推荐国内安全的网赌网站》的规律，以核心素养中严谨的科学梯度与责任为目标进行教学。动量守恒定律实验的原理为“统一方向的小球a与b，在一系列的接触与碰撞中完成正面接触，此时所受外力和为零，根据动量的守恒，将ma与mb当做两个小球的质量，a小球碰撞前后的速度为Va与Va′，b小球碰撞后的速度为Vb，则maVa=maVa′+maVb。这两个小球在碰撞后做平抛运动。”本次实验的目的为：学生可自主实验，在教师的问题下逐步思考，掌握知识，并在实践活动后，亲身感受两球碰撞下的动量守恒定律；技术方面，技术内容是STEM下实验的一般方法，可以让学生在此过程中获得一些技能，对实验方法与步骤可以清晰掌握，提升学生技术素养[1]。实验过程需要的仪器为：质量不同的两小球、斜槽、天平、圆规、刻度尺、游标卡尺等。然后开展实验过程；工程内容，则实验过程运用工程思维的方法，合理使用多种技术工具，并在知识原理基础上，学生可合作或者自主完成实验装置的组装与操作，提升学生科学思维，具体体现为：课中学生自主组装碰撞实验的装置；数学内容，物理和数学是不能分开的，很多物理知识伴随着数学计算，如动量守恒定律下允许最大的误差公式为maOB=maOA+mbOC等式是否成立，分析其中的数据存在的最大误差，并分析实验中产生这种误差的原因，如两个小球的体积是否相同，碰撞是否为一维碰撞，为了将误差降到最低，就需优化实验设备，尽量将其变的理想化。

运用生活中情境创建实验情境

制定本节课的教学目标，不但有三维目标，还要增加STEM目标，三维目标为：知识与技能，学生可自主进行探究实验，在自己设计与执行过程中，巩固知识，并能在现实生活中运用；过程与方法，在实验中自主分析实验，勇于思考，善于创新，培养物理核心素养；情感态度与价值观：实验过程中积极参与，结合生活实际，养成严谨的科学态度；STEM教育目标，以动量守恒实验为例，知道此为自然界的规律，并能运用多种实验方法进行验证，根据S、T、E、M等方法，解决实验的问题，进一步提升学生物理观念、科学探究等能力。遵循物理来自于生活这一原则，通过互联网收集与本节课有关的生活案例，并呈现，通过PPT播放射击的情境，狙击手在连续射击过程中，第一颗子弹射出，并在掉落的过程中，第二颗子弹撞击到第一颗子弹中，令第一课子弹的运动范围扩大；汽车追尾情境，两个汽车追尾的现象？等等，让学生感悟动量守恒就在生活中，提问：第一颗子弹在第二颗子弹碰撞下，为什么会扩大射击范围？两汽车相撞后的动量变化如何？激发学生探究积极性，在大胆猜测下，进行实验活动。

以学生自主或者合作的形式开展实验

    《推荐国内安全的网赌网站》的实验步骤为：第一，测量a，b小球的质量。第二，安装斜槽，保证其水平；第三，白纸平铺到低上，上面覆盖一层复写纸，标记好重垂线的位置；第四，小球a从斜槽位置向下滚动，反复实验，利用圆规全出小球落点位置，标记圆心为B，第五，小球b放入，小球a滚动的时候与b碰撞，并标记处a的落点、b的落点，分别记做A、C。第六，连接直线OC，测量OA，OB，OC的长度。实验过程繁琐，学生理解不足，先使用微课播放实验过程，让学生有直观的了解后，再实验。依照实验过程，设计学生的活动为：第一，在问题下引出实验项目，在教师视频的播放下，激发学还是那个学习兴趣。第二，合理分组，注意其科学性，小组成员之间互补，由其自主推荐小组组长，制定实验分工计划。第三，小组中，根据探究计划，并在教师的指导下进行实验，让学生在此过程中积极思考，用于创新，提升其解决问题的能力。第五，展示、分析实验成果，教师评价。第六，实施实验的探究性反思反馈，让学生知道自己的不足，并针对其做好改正。实验结束后，教师根据实验的情况，进行评价，包括学生自主探究与合作交流、解决问题效果，并及时提出改进策略。形成高中物理实验课程的STEM生成性评价，评价内容与方法更加丰富。以生成性评价为例，学生在此过程中以综合素养为主，观察学生发现问题、分析问题与解决问题的能力等，课堂中随时评价，发挥出激励与监督的功能。并在课堂结束后，再进行总结性评价，包括实验结果评价，实验数据的测评等，让学生知道自己实验进行的效果[2]。还有多元化评价，即评价内容与评价主体的不同，评价内容有学生知识点掌握情况，对实验了解情况等；评价主体不同则将学生纳入评价主体，通过其自评、互评的形式，让学生发现自己活着他人的学习情况，从多角度，多方面进行实验的评价，提升实验的完整性。

结论：综上所述，高中物理实验教学的优化中，运用STEM教学理念，可以增加学生课堂获得，提升教学效果。不但加强核心素养的渗透，还培养了学生的跨学科知识整合能力，并能在自主探究与合作交流中，快速完成实验，还根据此总结物理定理，总的来说，STEM教学体系的建设，是对物理实验教学的重视，对促进学生全面发展起重要作用。

参考文献：

[1]冯爱丽.利用高中物理学史提升物理学科核心素养[J].科技风,2020，,3(04):36.

[2]张充义.创设问题情境   引导学生开展实验探究[J].青海教育,2020，64(Z1):84.