STEM教育理念下初中物理实验教学初探——以“光的直线传播”为例

STEM教育理念下初中物理实验教学初探——以“光的直线传播”为例

汪萍

深圳市龙华区高峰学校 518000

摘要：STEM教育旨在学科整合，以不同的思维方式解决问题，尊重科学，积累文化知识。初中物理对日后更深层的学习有着举足轻重的影响，教师要充当好引领者的角色，为日后的物理学习夯实基础。

关键词：初中物理；实验；物理教学；光的直线传播

物理学习需要严谨、活跃的逻辑思维，对学生的抽象思维要求高，学生在刚刚入门时，需要学习大量的理论基础，枯燥乏味，很容易在学习过程中被其他有趣的事物吸引，从而注意力不集中，对知识的吸收不充分，为日后更深层的学习埋下隐患，甚至掉队，跟不上上课节奏。在学科教育中融入科学、技术教育，是STEM教育理念的要求，教师要采取有效措施来吸引学生的注意力，活跃课堂气氛，提高学习效率，相比纯粹的理论课程，实验更直观，更能吸引学生，在培养学生动手能力的同时更能充分吸收教材内容。本文从初中学生的思维特点出发，以“光的直线传播”为例，讲述如何在初中物理实验教学中进行探索。

一、初中生的思维模式和特点

（一）条理性差

初中生思维灵活但逻辑思维差，没有足够的生活经验，对许多现象往往不能进行科学的理解，容易想当然，脱离实际情况，在人们的固有观念里，体积越大，重量越重的物体会比体积小、重量轻的物体更快落地，但是伽利略的重力实验证明了这一经验是错误的，也变相说明了“实践是检验真理的唯一标准”。

（二）心理不成熟

初中阶段的孩子幼稚不成熟，看待事物常常以自我为中心，好胜心强，看事情浮于表面，对于难以解释的现象认为是自然定理，很容易被事物表面所呈现出来的现象迷惑。对自我认知不全面，且难以接受他人的意见与规劝。

（三）没有正确的学习方法

自小学开始，学生都是死记硬背，不会融会贯通，只依靠教师的讲解，填鸭式学习，被动接受知识，成绩虽然能得到显著提高，但是思维能力差，初中物理理论性强，但需要活跃的思维和严谨全面的逻辑能力，传统的学习方法已经不能满足课程需要。

二、教学要求

（一）、科学来源于生活，“光的直线传播”这一课要让学生从生活中发现光的传播的现象，分析形成原因，并向学生科学解释其中的物理知识。

（二）、光在不同介质中的传播特点不同，通过不同的实验，向学生讲解，再结合课本中的内容，让学生了解到什么是光源，光的传播介质和传播速度。

（三）、从古至今，人们惧怕日食、月食，认为是自然灾祸，封建迷信。教师要通过合理的实验向学生讲述这种现象的形成原因，培养学生热爱科学、敬畏自然。

（四）、从教材内容延伸，我国古代科学家已经认识到光学的原理，并在这方面取得了很高的成就，鼓励学生主动探索，热爱学习，走近科学，热爱国家，增强民族自豪感。

三、实验准备

实验道具：手电筒、透明容器、筷子、激光笔、网球、排球、足球

四、实验过程

（一）、光的概念

光在生活中广泛存在，请同学们举例说明，比如：灯光、阳光、月光等，对光的成因有一个大致的了解。

（二）、光沿直线传播

1、实验道具：手电筒

2、实验过程：将教室中的窗帘全部拉上，教师内便成为一个暗室，这时教师站在讲台上打开手电筒，让学生观察光束的照射轨迹。

3、实验结果：这时能清楚地发现灯光通过教师中央笔直的照射在教师所站位置的对立墙面，而不是在与讲台相邻的两面墙上。

4、实验结论：使学生更深刻地明白“光沿直线传播”这一原理。

(三)、光在空气中的传播

1、实验道具：教室窗帘

2、实验过程：拉上窗帘时，教室是黑暗的，将窗帘拉开一条缝隙，观察此时状态。

3、实验结果：当窗帘被拉开一条缝隙时，可以清楚地观察到，有一条光束照射到教室内，当窗帘再被拉上时，光线消失。

4、实验结论：光可以在空气中传播。

（三）、光在水中的传播

1、实验道具：透明容器、激光笔、筷子

2、实验过程：教室还是保持在暗室状态，在透明容器中倒入一半的水，然后在水面的上方打开激光笔，请学生观察水中和透明容器周围。

3、实验结果：在透明容器侧面出现了错位的光线，但是将筷子放入透明容器中搅拌时可以清楚地看到一条相比之前更加笔直的光线。

4、实验结论：水也可以作为光传播的媒介。

（四）、实验模拟日食、月食现象的成因

1、实验道具：手电筒、乒乓器、排球、足球

2、实验过程：按照三个球体大小分类，足球代表太阳，排球代表地球，网球代表月球，手电筒模拟太阳光

请三位同学拿着三个球体，按照太阳、月球、地球的顺序，太阳与地球站在同一条直线上，教师打开手电筒，然后拿着代表月球球体的同学缓慢移动到其他两位同学之间，观察光线。

3、实验结果：当月球没有和太阳、地球处在同一条直线上时，阳光笔直的照射在地球上，但是当月球逐渐向中间移动时，地球上的光线完全被月球遮挡，当月球移动开后才能再照射到阳光。

4、实验结论：当太阳、月球和地球正处于同一条直线且月球位于太阳和地球中间时，就会发生日食。同理，当地球位于两者中间时，月球无法全部接收到太阳照射的光线，就会出现“天狗吃月亮”，也就是发生月食。

实验结束后教师要询问学生的亲身感受，与学生一起沟通交流，充分理解物理知识。在STEM教育理念下，改善物理实验教学过程，能够提升学生的积极性，能够培养学生的物理核心素养。

五、结束语

对比乏味无趣的理论知识来说，小实验更能吸引学生的注意力，通过动手实践，学生可以更加深刻地认识到生活中存在的科学知识，在积累生活经验的同时，理解自然界中各种现象形成的原因，热爱生活，热爱自然，尊重科学，以理性的心态面对生活，反对封建迷信，这也是STEM教育理念的要求，本文以“光的直线传播”课程为例，以实验的方式传授知识，取材方便，效果直观，希望能够为相关工作者提供帮助。

参考文献：

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[2]蒋新.初中物理教学应关注“两个转化”——以苏科版“光的直线传播”为例[J].湖南中学物理,2019,34(04):46-48.

[3]李光宇.初中物理核心概念的学习进阶实例研究——以“光的直线传播”教学为例[J].中学物理教学参考,2018,47(09):16-19.

[4]姚曼曼.初中物理教学中自主探究式教与学的实践与思考——以《光的直线传播》片段教学为例[J].教育现代化,2017,4(49):386-387+390.