STEM视域下初中物理实验创新与思考.pdf

科学中考专题讲座STEM视域下初中物理实验创新与思考王永辉一、引言随着时代的进步，信息化的到来以及多媒体、互联网的发展，借助上述时代东风的 STEM(Science、T e c h n o lo-gy、E n g in e e r in g、M a t h e m a t ic s）教育日益受到重视.STEM教育旨在培养学生的科学、技术、工程和数学综合能力，并将其应用于解决实际问题.初中物理实验作为STEM教育中的一部分，对于学生的科学素养和创新能力的培养具有重要意义.然而，传统的物理实验模式往往以教师教学为中心，学生只是被动地进行书本上的实验操作，导致学生缺乏积极性和思考性。因此，如何在初中物理实验中引人创新和思考成为一个重要的课题，二、STEM视域下初中物理实验创新的意义初中物理实验创新对于学生而言优点颇多，初中的物理实验不仅仅能够让学生巩固书本上的知识点，更能够加强学生的数据分析和推理能力，锻炼学生的动手能力.而在STEM视域下，初中物理实验又有了许多实际提升，能够带给学生更多的优势，在实验上能够更好地结合自身所长，结合个人特点培养实际能力.实验是学生将理论知识应用于实际的重要途径，而物理这门学科由于其天然的实验科学属性，实践和理论相比显得同样重要.通过实验操作，学生可以锻炼自已的动手能力和实践能力.在STEM视域下，物理实验可以更加注重学生的实践能力培养，让学生亲自动手设计实验、搭建实验装置，并通过实验操作来验证理论知识.因此STEM能够更好地培养学生的实践动手能力.物理实验可以激发学生的创新思维，通过实验中的记录、观察、分析和总结，学生可以培养自己的创新意识和解决问题的能力.在STEM视域下，物理实验可以引导学生提出问题，并通过实验设计和创新思维来解决问题,培养学生的创新能力.此外，STEM视域下的物理实验可以培养学生的科学思维能力，包括观察、提问、实验设计、数据分析和推理能力等.通过实验，学生可以培养探索和解决问题的能力，并培养对科学的兴趣和探索精神.此外，还可以培养学生的问题解决能力.物理实验中常常会遇到各种问题和困难，学生需要通过思考和探索来解决这些问题，解决这些问题的方法不仅仅在于书本上的知识点，也在于能够将解决问题的能力用于实验之中，通过自己的积极思考来解决疑问，培养了学生的问题解决能力和团队合作能力.在STEM视域下，物理实验可以通过引导学生进行实验思考和合作探究，培养学生的问题解决能力和团队合作精神。三、初中物理实验创新的方法与途径在初中物理实验环节，实验的创新也是十分重要的一环.优秀的实验环节设计能够取得更好的效果.首先，STEM教育能够鼓励教师设计创新实验.教师鼓励学生在实验中提出问题，并积极帮助学生通过设计实验来解决问题.例如，在学习光的折射规律时，可以引导学生设计一个实验来验证折射规律。而这里实验的选择是多种多样的，学生可以自主选择实验装置和测量方法，通过实验数据的分析和比较来验证折射规律的正确性.从而在STEM教育理念的引领下获得更大的收获和思考。其次,STEM教育能够引导学生进行实验思考.对于一个实验的思考不仅仅是思考所学的知识点，也在于思考实验的步骤、目的、设计、得失等等.在实验过程中，引导学生进行观察、分析和总结，培养学生的实验思维能力.例如，在学习力学时，可以引导学生通过实验来观察力的作用和变化，让学生通过实验数据的分析和比较来总结力的特点和规律，此外，还可以利用科技手段进行实验.借助现代科技手段，如虚拟实验软件、模拟实验器材等，可以让学生在实验中更加直观地感受物理现象，激发学生的学习兴趣和创新思维。在教育资源不足的地方，通过虚拟实验也可2023763科学中考/KEXUEZHONGKAO以达到实验教学的目的,并且可以规避一些潜在的危险和安全隐患.通过利用科技手段进行实验，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，观察和分析实验现象，培养学生的实验思维和创新能力.四、初中物理实验创新的案例分析1利用自制仪器进行实验：学生可以利用废旧材料和简单的电子元件制作一些简单的物理实验仪器，例如电磁铁、电路板等，当然不仅仅局限于电学，在其他领域例如光学、力学也可以积极利用身边的道具或者生活用品.通过自已动手制作仪器，学生不仅可以培养实践能力，还可以锻炼创新思维。例如，学生可以利用废旧铁丝和电池制作一个简易的电磁铁，通过改变电流的大小和方向来观察电磁铁的吸引力和磁场分布.2运用数学模型进行实验：数学是物理的基础，也是物理学的引路人，掌握的数学的具体应用，在实验和理论建立上学生才会有更多的收获.教室可以引导学生通过建立数学模型来模拟物理实验，通过调整模型参数来预测实验结果，从而培养学生的实验思维和问题解决能力.例如，在学习自由落体运动时，学生可以通过建立自由落体运动的数学模型，预测物体下落的时间和速度，并与实际实验结果进行比较，3利用科技手段进行实验：在当代媒体技术和互联网高速发展，虚拟实验也正在普及.条件具备时，教师可以带领学生一起进行物理实验模拟；条件不具备时，教室可以大屏演示从而达到实验教学目的.虚拟软件和虚拟平台的获取并不困难，教师可以利用虚拟实验软件进行实验，通过模拟实验过程，观察物理现象，培养学生的实验思维和创新能力.例如，在学习光的反射定律时，学生可以利用虚拟实验软件模拟光线的入射和反射过程，观察反射角和入射角的关系，并通过实验数据的分析来验证反射定律.而这达到的效果和实际动手实验并不会相差巨大.五、初中物理实验创新的评价与展望对于初中物理实验创新评价指标应包括：学生的实践能力、创新思维和问题解决能力的培养情况，以及实验设计的独特性和实用性等方面.评价可以通过学生的实验报告、实验成果展示和实验操作过程中的表现来进行。另外教师可以不拘泥于纸面数据，更应该观察学生在实验过程中的收获或者是不足之处，对缺点进行学习和弥补才是实验教育的意义所在.此外，创新能力和思维等评价指标不便于量化，应当具体问题具体分析，结合到学生个人的学习素质、学习习惯、学习态度进行综合性评价，教师应当帮助学生对其实验过程进行回顾和分析而不是简单的打分或者是评价。随着科技的不断进步,物理实验将更加注重创新和实用性，学生将有更多的机会进行实验创新，并通过实验思考来解决实际问题.创新的思维是素质教育中必不可缺少的重要一环，未来的物理实验将更加注重学生的主动参与和创新能力培养，通过引入新的实验方法和科技手段，将物理实验与实际应用相结合，培养学生的实践能力和创新意识。六、结论初中物理实验创新是培养学生实践能力、创新思维和问题解决能力的重要途径.在STEM视域下，我们应该引导学生进行实验思考，通过设计创新实验、引导学生进行实验思考和利用科技手段进行实验等方法和途径，培养学生的实验能力和创新意识，为学生的综合素质发展打下坚实基础。64