基于STEAM教育理念下高中物理教學(xué)質(zhì)量的提升策略研究

關(guān)蕾

摘 要：隨著教育改革進(jìn)程的推進(jìn)，STEAM作為一種新型的跨學(xué)科教學(xué)理念受到人們的廣泛關(guān)注。2016年國務(wù)院印發(fā)的《全民科學(xué)素質(zhì)行動計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2016-2020年）》指出：教師應(yīng)完善科技教育，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，強(qiáng)調(diào)中學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科之間的橫向配合。由此可見，基于STEAM教學(xué)理念的物理創(chuàng)新教學(xué)活動能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等方面知識的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生夯實(shí)物理基礎(chǔ)知識，提高運(yùn)用能力。

關(guān)鍵詞：STEAM;高中物理;教學(xué)策略

物理是高中階段的重要課程之一，是高考必考科目，這就需要教師認(rèn)識到物理課程的重要性，著重提高教學(xué)質(zhì)量。隨著STEAM教育理念在教育體系當(dāng)中的落實(shí)，新時期的高中物理教學(xué)有必要以融合多學(xué)科、實(shí)踐性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生快速提高物理綜合素質(zhì)，達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。本文針對STEAM教育理念在高中物理教學(xué)當(dāng)中的運(yùn)用開展研究，為教學(xué)活動提供借鑒。

一、STEAM教育理念概述

STEAM是一個英文合成詞，是由Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Arts（藝術(shù)）、Mathematics（數(shù)學(xué)）五個單詞首字母所組成的，意指集合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五項(xiàng)內(nèi)容的教學(xué)理念。總結(jié)STEAM教育理念，其實(shí)這一新穎的教學(xué)理念最為本質(zhì)的特征就是強(qiáng)調(diào)知識跨界、創(chuàng)新驅(qū)動、實(shí)踐化、綜合化特點(diǎn)，以更為務(wù)實(shí)和融合的教學(xué)方法指導(dǎo)教學(xué)活動的開展。STEAM教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)過程中不能將學(xué)科進(jìn)行分割，需要對學(xué)科知識以融合性的形式開展分析和解析，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識的深化。STEAM教學(xué)意在對教學(xué)理念進(jìn)行創(chuàng)新，要求教師在今后的教學(xué)活動中更加注重知識的關(guān)聯(lián)性和整體性，借助科學(xué)、新穎的教學(xué)手段，對學(xué)生的物理意識、物理思維和物理品質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。

STEAM教育理念要求教師要基于學(xué)生對知識的認(rèn)識，對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和完善，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)新舊知識的良好過渡，將舊的知識進(jìn)行整合和再研究，得出新的深層次的認(rèn)識，從更高的層次對知識學(xué)習(xí)活動有一個全方位立體的認(rèn)知。在確保國家傳統(tǒng)課程正常運(yùn)行的先決條件下，怎樣才能進(jìn)行穩(wěn)定且高質(zhì)量的STEAM教學(xué)，充分發(fā)揮師生的思維空間，不斷開闊新的視野，提升自身創(chuàng)新能力，已成為教師的研究課題。由于STEAM教學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，對于高中教師所開展的教學(xué)工作也提出了更高的要求，教師要具備較高的思想站位、寬闊的視野、較強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力，才能幫助學(xué)生在創(chuàng)造、創(chuàng)新的道路上越走越遠(yuǎn)。

二、STEAM理念運(yùn)用到高中物理教學(xué)的意義

（一）有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

STEAM教育活動要求教師要注重創(chuàng)新、創(chuàng)造教學(xué)，STEAM教育起源于創(chuàng)新文化和創(chuàng)新精神，將STEAM教育理念運(yùn)用到教學(xué)活動當(dāng)中的目的就是要鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新和創(chuàng)造，不怕學(xué)生出錯，不為學(xué)生設(shè)置過多的條條框框，目的就是要在高中階段培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新意識，為將來的實(shí)踐活動奠定良好的基礎(chǔ)。高中物理教學(xué)內(nèi)容十分豐富，從外在現(xiàn)象到內(nèi)里本質(zhì)，從宏觀物理到微觀物理，將STEAM教育理念運(yùn)用到高中物理教學(xué)中，以寬廣的教學(xué)范圍和豐富的教學(xué)內(nèi)容，呈現(xiàn)精彩紛呈的科學(xué)知識，這就有助于引導(dǎo)學(xué)生對身邊的知識開展探索和創(chuàng)新，刺激大腦萌生新奇的想法，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

（二）有助于提高學(xué)生實(shí)踐能力

STEAM教育活動當(dāng)中實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要引導(dǎo)學(xué)生開展一些實(shí)踐動手活動，這與物理教學(xué)活動存在一致性。物理課程教學(xué)活動觀察物體、測量測試等教學(xué)活動的開展，需要學(xué)生不斷增強(qiáng)動手實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力的提升。學(xué)生在動手實(shí)踐的過程中，可以一點(diǎn)一點(diǎn)地發(fā)現(xiàn)問題，并對問題進(jìn)行探索探究，學(xué)生甚至?xí)σ恍┲R進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)生活當(dāng)中的大道理，促進(jìn)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。理論知識本身較為枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會有一些困難，學(xué)生傳統(tǒng)課堂當(dāng)中學(xué)習(xí)一些物理知識時難免會存在一些難度，將實(shí)踐活動與物理教學(xué)結(jié)合起來，教師可以借助一些現(xiàn)代技術(shù)手段，以新穎的教學(xué)內(nèi)容幫助學(xué)生更好地理解這些枯燥的理論知識，從而實(shí)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)能力的提升。

（三）有助于培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)

高中物理課程開設(shè)的目的，一方面在于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，另一個突出的目的是要幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)人文素養(yǎng)的提升。合作學(xué)習(xí)策略、多媒體手段、實(shí)踐動手操作等多種教學(xué)活動都是十分有效的教學(xué)策略，科學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等都是恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容。在這些豐富的教學(xué)手段和內(nèi)容當(dāng)中，需要學(xué)生進(jìn)行合作交流和團(tuán)結(jié)協(xié)作，這樣才能完成教師所規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。而STEAM教育活動的開展同樣需要借助合作、團(tuán)結(jié)等形式，引導(dǎo)學(xué)生以集體力量實(shí)現(xiàn)問題的解決。將STEAM教育融入高中物理教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生的合作學(xué)習(xí)意識得到提升，這就有助于培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)，今后在開展創(chuàng)新創(chuàng)造和科學(xué)探究的過程中，集思廣益，尋求集體力量，解決現(xiàn)實(shí)問題。

三、基于STEAM教育理念的高中物理教學(xué)質(zhì)量的提升策略

（一）滲透STEAM教育理念，完善教學(xué)設(shè)計(jì)

STEAM教育理念下，高中物理教學(xué)活動需要進(jìn)行改變和創(chuàng)新，從而才能為學(xué)生提供更高質(zhì)量的教學(xué)指導(dǎo)。教學(xué)設(shè)計(jì)的問題已經(jīng)成為影響高中物理教學(xué)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)突破的一個重要因素，在構(gòu)建STEAM課堂理念的引領(lǐng)下，教師要從完善教學(xué)設(shè)計(jì)做起，以科學(xué)完善的教學(xué)設(shè)計(jì)迎合深度課堂教學(xué)理念，指導(dǎo)高中物理教學(xué)工作走向深入，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理綜合素質(zhì)的提高。高中物理教師需要創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生不斷拓展知識和能力，借助STEAM教學(xué)，開展理論與實(shí)踐完美融合的教學(xué)活動，達(dá)到理想的教學(xué)目的。同時，教學(xué)設(shè)計(jì)要針對學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點(diǎn)進(jìn)行有針對性的完善，找到引導(dǎo)高中學(xué)生主動學(xué)習(xí)的方法。

STEAM教學(xué)模式下，物理教學(xué)活動必須放棄傳統(tǒng)的過于重視理論知識的教學(xué)方式，隨著素質(zhì)教育理念在教育體系的深化發(fā)展，STEAM教學(xué)理念逐漸得到教學(xué)活動的認(rèn)可，旨在以科學(xué)的教學(xué)過程和完善的教學(xué)輔導(dǎo)，在教學(xué)過程中融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多方面的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生物理科學(xué)思維能力的提升和物理意識的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活當(dāng)中以物理觀念來認(rèn)識世界，開展學(xué)習(xí)和生活。

（二）問題導(dǎo)學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)物理教學(xué)活動以教師的課堂理論知識灌輸為主，難免導(dǎo)致學(xué)生在長時間的學(xué)習(xí)之后產(chǎn)生一定的疲憊感，這就啟示教師要注重對教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新和豐富來實(shí)現(xiàn)更好地物理教學(xué)效果。在STEAM理念下，教師要思考從物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)主要方面設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和過程，引導(dǎo)學(xué)生探究知識，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)本領(lǐng)。

例如：教師在教授“動量守恒定律”這一節(jié)內(nèi)容的時候，教師在上課之前要認(rèn)真地閱讀教材，充分掌握這一章節(jié)所要講授的內(nèi)容，做好備課工作。在這個過程中教師還要借助網(wǎng)絡(luò)資源，查找一些與本節(jié)課相關(guān)的影視資料等，然后在當(dāng)下的高考教育背景中，結(jié)合物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)主要方面去確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。在上課的時候，教師可以先利用多媒體給學(xué)生展示一些有關(guān)于動量守恒定律的實(shí)例，然后根據(jù)視頻資料內(nèi)容給學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的物理知識問題。

在教學(xué)過程中，教師可以兩球的碰撞為例，進(jìn)行理論推導(dǎo)?！霸O(shè)想水平面上兩個勻速運(yùn)動的球，質(zhì)量，速度均不相同，兩球朝著相同的方向運(yùn)動，經(jīng)過一段時間之后后邊的球撞上了前面的球，那么兩個球的總動量有沒有發(fā)生改變呢？”這時學(xué)生有的回答改變了，有的回答沒有改變，這就需要教師帶著學(xué)生一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師要為學(xué)生提供多媒體資料，放映動畫模擬過程，之后帶著學(xué)生進(jìn)行公式推導(dǎo)，計(jì)算相撞前后二者的總動量有沒有發(fā)生改變。根據(jù)公式推導(dǎo)得知，二者碰撞前后的總動量是相等的。于是，教師帶著學(xué)生對上述問題進(jìn)行總結(jié)，反向推導(dǎo)分析，想要得出這一結(jié)果需要保證那些實(shí)驗(yàn)條件：兩球碰撞時除了它們相互間的作用力外，還受到各自的重力和支持力的作用，但它們彼此平衡。桌面與兩球間的滾動摩擦可以不計(jì)，所以說兩球系統(tǒng)不受外力，或說它們所受的合外力為零。相互作用的物體所組成的系統(tǒng)，如果不受外力作用，或它們所受外力之和為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變，這個結(jié)論叫作動量守恒定律。經(jīng)過問題提出和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出科學(xué)結(jié)論，這就可以達(dá)到創(chuàng)新教學(xué)形式和內(nèi)容的效果，扭轉(zhuǎn)以往灌輸教學(xué)活動的弊端。

（三）改變教學(xué)目標(biāo)，落實(shí)STEAM教育理念

初中階段的物理教學(xué)內(nèi)容有一部分是電磁相關(guān)知識，這就奠定了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)高中物理電與磁部分相關(guān)知識的基礎(chǔ)。但是，由于傳統(tǒng)物理教學(xué)活動側(cè)重對學(xué)生理論知識的教授，沒有突出實(shí)踐能力，由此結(jié)合STEAM教育理念，創(chuàng)新物理教學(xué)活動，從科學(xué)、技術(shù)、工程等不同的角度開展教學(xué)工作，挖掘不一樣的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)顯得十分有必要。結(jié)合STEAM教育理念，從不同的角度鍛煉學(xué)生的科學(xué)、藝術(shù)、工程等方面的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐素質(zhì)。同時要讓學(xué)生將電磁知識與生活聯(lián)系起來，體會到物理知識與生活的密切聯(lián)系。

通過奧斯特實(shí)驗(yàn)，學(xué)生得出了電和磁之間是存在聯(lián)系的，電流可以產(chǎn)生磁場，變化的磁場在閉合回路中會產(chǎn)生電動勢進(jìn)而產(chǎn)生電流。導(dǎo)體切割磁感線也可以產(chǎn)生動生電動勢，并在閉合回路中產(chǎn)生電流。之后教師可以結(jié)合學(xué)生的興趣開展教學(xué)延伸，為學(xué)生講解一些電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用的知識：磁懸浮列車運(yùn)用的有磁極的異性相吸、同性相斥原理和電磁感應(yīng)原理。磁懸浮列車在車底安裝有超導(dǎo)線圈，而車軌的兩側(cè)分別裝有鋁制線圈。當(dāng)列車行駛時，車上的超導(dǎo)線圈就會通電，從而產(chǎn)生非常強(qiáng)大的磁場。

在學(xué)生掌握這些基礎(chǔ)知識，進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后，結(jié)合STEAM教育理念，從不同的角度為學(xué)生制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)：以探索電磁之間關(guān)系，探究電流大小的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以組裝實(shí)驗(yàn)儀器、處理故障的相關(guān)操作鍛煉學(xué)生的技術(shù)能力，以設(shè)計(jì)小型發(fā)電機(jī)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，結(jié)合電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)過程和科學(xué)故事培養(yǎng)學(xué)生的人文藝術(shù)素養(yǎng)，以相關(guān)公式學(xué)習(xí)和原理推導(dǎo)鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)。

結(jié)束語

STEAM教育理念下的物理教學(xué)活動與以往的教學(xué)模式存在一定的差別，特別關(guān)注從不同的角度制訂科學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等方面的教學(xué)指導(dǎo)內(nèi)容。教師在物理教學(xué)活動當(dāng)中要深入探究新穎的教學(xué)理念和思維，著重提高學(xué)生的實(shí)踐素質(zhì)，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。

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