基于STEAM教育的中學(xué)物理教學(xué)初探

王雅梅　栗玉芝

1.問題情景體驗(yàn)導(dǎo)入模式設(shè)計(jì)

[策略]導(dǎo)入一首古詩(shī)，營(yíng)造光照射下的森林美景，體驗(yàn)生活的樂趣，感悟生活的意境。

[問題引導(dǎo)]既然光是一種波，光能衍射嗎？為什么我們?nèi)粘Ｉ钪杏^察不到光的衍射現(xiàn)象？

[學(xué)生活動(dòng)]（1）闡述自己看到的現(xiàn)象：①晚上透過窗紗看遠(yuǎn)處的燈光。②眼簾上睫毛的衍像。

（2）展示鏡頭蒙紗拍攝作品圖片。①在鏡頭上蒙上一片或幾片紗巾，拍攝街頭夜影。②用紗巾或其他薄如蟬翼的細(xì)密絲綢織物，在夜間隔紗觀看遠(yuǎn)處的單絲電燈。

[設(shè)計(jì)意圖]選擇合適的角度導(dǎo)入光的衍射現(xiàn)象，使每位學(xué)生都獲得難以忘懷的“物理美”的享受，給學(xué)生留下了一份難忘的記憶。

[材料選擇]用生活中的普通材料，透過絲襪、絲織品、絲綢觀察燈光，獲得衍射圖像。課堂展示學(xué)生用紗巾蒙上鏡頭拍攝的照片，讓學(xué)生感受物理的生活之美。

[問題引導(dǎo)]織物細(xì)孔光柵的衍射：紗巾、絲襪、透明紙可能產(chǎn)生光的衍射嗎？

[學(xué)生活動(dòng)]拿出自己的紗巾、絲襪看紅燈、藍(lán)燈、白燈， 選出自己看到的衍射形狀。觀察、記錄、描畫出它們的衍射圖樣。

[設(shè)計(jì)意圖]普通的材料也能變出漂亮的圖樣，讓學(xué)生享受物理的美，使抽象的物理概念直觀化、可視化、可操作化。更可喜的是學(xué)生進(jìn)一步從理論上意會(huì)光衍射時(shí)的花紋之美。一個(gè)小小的“泊松亮斑”實(shí)驗(yàn)讓人們信奉了上百年的科學(xué)體系瞬間土崩瓦解！重溫科學(xué)家的研究過程，在問題情境中思考問題，在思考問題中提出假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)探究中尋找規(guī)律，掌握知識(shí)。

[策略]用常見的日常用品設(shè)計(jì)出高端的實(shí)驗(yàn)，以微課的形式展示有魅力的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生很強(qiáng)的震撼效果。

[教師]在兩張手機(jī)貼膜表面分別貼上 “0.5 mm”“2.0 mm”直徑大小的黑色金屬墊片。紅色激光筆一個(gè)，分別照射這兩個(gè)黑斑，在光屏上即可獲得“泊松亮斑”。

[學(xué)生活動(dòng)]（1）觀察你看到了什么現(xiàn)象，討論、比較它們的不同表現(xiàn)在哪些方面及原因？（2）拔下自己的頭發(fā)絲，用紅色、藍(lán)色激光筆照射映在墻上。

[思考與交流]觀察光屏上出現(xiàn)的圖樣，分別進(jìn)行討論?？偨Y(jié)科學(xué)的概念。

[設(shè)計(jì)意圖]用各色激光筆、頭發(fā)做實(shí)驗(yàn)吸引注意。通過動(dòng)手探究活動(dòng)，將物理與生活聯(lián)系起來，將思考引向深入，提升學(xué)生探究的興趣，讓學(xué)生深刻理解物理知識(shí)在社會(huì)和生活中的應(yīng)用，同時(shí)提高其科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)。

2.問題探究新課教學(xué)模式設(shè)計(jì)

[材料]激光筆、水彩筆、單絲白熾燈、紅燈、藍(lán)燈各三只;不同寬度單縫、小孔光具六套;薄紗巾、真絲巾及長(zhǎng)、短絲襪每人一套;紅、綠、藍(lán)彩色LED燈一串。

[教師]（1）先點(diǎn)亮紅燈，邀請(qǐng)一位學(xué)生畫出用兩種寬度不同的單縫觀察紅燈的衍射圖樣。（2）點(diǎn)亮紅燈和藍(lán)燈，邀請(qǐng)一位學(xué)生畫出用同一單縫觀察紅燈與藍(lán)燈的衍射圖樣。

[學(xué)生活動(dòng)]（1）單縫衍射：用兩種寬度不同的單縫光具觀察紅燈，記下衍射圖樣，在紙上用紅色水彩筆畫出兩種不同縫寬時(shí)紅光的衍射圖樣。（2）用同一寬度的單縫光具觀察紅燈與藍(lán)燈。在紙上用紅、藍(lán)兩色水彩筆分別畫出同一縫寬時(shí)紅燈與藍(lán)燈的衍射圖樣。

[教師]點(diǎn)亮單絲白熾燈，邀請(qǐng)學(xué)生通過狹縫觀察白熾燈。（1）探究用單縫光具觀察白熾燈，通過對(duì)比觀察修正實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（2）通過狹縫觀察白熾燈會(huì)看到什么現(xiàn)象？衍射條紋最外側(cè)是什么顏色？最內(nèi)側(cè)是什么顏色？

[問題引導(dǎo)]光通過狹縫繞向左右兩側(cè)。那么光通過小孔將繞向哪里？

[活動(dòng)與思考]孔越小衍射越顯著，條紋間距大。但不能太小，為什么？

[設(shè)計(jì)意圖]讓每一個(gè)學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)、畫圖，直觀觀察亮暗程度及寬度，經(jīng)思考得出光強(qiáng)與條紋寬度關(guān)系的結(jié)論，使學(xué)生準(zhǔn)確理解條紋的特點(diǎn)，體驗(yàn)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)、經(jīng)歷探究過程的不同形式，培養(yǎng)辯證思維和創(chuàng)新能力。

3.問題解決創(chuàng)新模式設(shè)計(jì)

[學(xué)生活動(dòng)]（1）用手里的激光筆對(duì)準(zhǔn)“激光衍射板”最下面的長(zhǎng)條進(jìn)行滑動(dòng)照射，欣賞動(dòng)態(tài)藝術(shù)圖案。（2）認(rèn)識(shí)各種光柵片并欣賞在不同顏色激光照射下的美麗圖案。

[教師活動(dòng)]介紹光柵動(dòng)畫，進(jìn)行實(shí)踐體驗(yàn)。

[設(shè)計(jì)與思考]科技藝術(shù)節(jié)開展高中社團(tuán)“莫爾條紋動(dòng)畫”作品展示體驗(yàn)活動(dòng)，同時(shí)展示學(xué)生設(shè)計(jì)的“電磁感應(yīng)電流動(dòng)態(tài)流動(dòng)條紋圖”。

[設(shè)計(jì)意圖]隨著激光照射位置的移動(dòng)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的地球影像、星形、星座形狀以及一系列的軸圓。這種動(dòng)態(tài)的藝術(shù)畫面，呈現(xiàn)出的美麗景象、變化色彩、動(dòng)感圖文，更符合現(xiàn)代審美的要求。

將STEAM教育理念滲入物理課堂教學(xué)，這樣深度的設(shè)計(jì)才有生命力，才能為學(xué)生活動(dòng)的自主性、探宄性、互動(dòng)性提供借鑒，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，精準(zhǔn)培養(yǎng)了不同層次學(xué)生的核心素養(yǎng)。以此為支點(diǎn)，通過靈活組合，構(gòu)建多維輻射的教育體系，將有效凸顯教育理念的踐行價(jià)值。

作者單位? 西安市第七十中學(xué) 西安市蓮湖區(qū)教研室

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