STEAM教育理念融入初中物理教學(xué)的實(shí)踐研究*

張文停

（三明市沙縣區(qū)第六中學(xué) 福建沙縣 365500）

引言

現(xiàn)代化教學(xué)模式在科技發(fā)展的推動(dòng)下發(fā)生了變化，為有效提高學(xué)生的物理能力，教師應(yīng)加大STEAM理念的運(yùn)用力度，對(duì)教學(xué)模式予以調(diào)整。充分利用多種資源和工具，使學(xué)生能夠在輕松、快樂的環(huán)境中獲得更多物理知識(shí)，為將來成為高素質(zhì)、綜合型人才奠定基礎(chǔ)。

一、STEAM教育理念融入初中物理教學(xué)的意義

物理學(xué)是一門以數(shù)學(xué)、實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的科學(xué)，經(jīng)由科學(xué)推理與論證，通過構(gòu)建物理模型而形成相應(yīng)的理論體系。現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教育教學(xué)中也促進(jìn)了各專業(yè)知識(shí)的跨學(xué)科融合，使得物理在技術(shù)、工程等學(xué)科領(lǐng)域發(fā)揮出了更大的價(jià)值。STEAM是一種新興教育理念，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了具有多元化特點(diǎn)的教學(xué)思想，對(duì)于教學(xué)手段的創(chuàng)新起到了推動(dòng)作用，能夠充分滿足學(xué)生的物理學(xué)習(xí)個(gè)性化需要。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師通常憑借相對(duì)單一的方式開展教學(xué)活動(dòng)，使得學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的掌握情況差強(qiáng)人意。為獲得理想的教學(xué)成效，教師應(yīng)有意識(shí)地將STEAM理念融入到教學(xué)實(shí)踐中，將物理知識(shí)以較為綜合的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生在深入理解物理知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)多學(xué)科綜合知識(shí)的掌握，使學(xué)生的綜合能力得到培養(yǎng)[1]。

我國(guó)的科研起步相對(duì)較晚，科技人才數(shù)量相對(duì)較少。STEAM理念的出現(xiàn)契合我國(guó)當(dāng)前的教育格局，能夠滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于人才提出的較高要求。同時(shí)，物理也是初中生認(rèn)為難度較大的科目，部分學(xué)生會(huì)在實(shí)際學(xué)習(xí)中產(chǎn)生恐懼心理，容易降低參與教學(xué)實(shí)踐的積極性。STEAM理念的引入是一種全新的嘗試，能夠讓學(xué)生克服對(duì)物理學(xué)習(xí)的恐懼心理，引發(fā)學(xué)生的好奇心，聚焦學(xué)生的目光，對(duì)于教師提出的問題進(jìn)行自主思考，培養(yǎng)物理思維能力。還有利于學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提升，讓學(xué)生能夠立足于激烈的人才競(jìng)爭(zhēng)中，推動(dòng)初中教育改革的深化，進(jìn)而為我國(guó)培養(yǎng)更多的科技人才，使我國(guó)的現(xiàn)代化發(fā)展水平邁上新的臺(tái)階。因此，將STEAM教育理念和初中物理教學(xué)加以融合具有現(xiàn)實(shí)意義。

二、STEAM教育理念融入初中物理教學(xué)的原則

1.科學(xué)性原則

初中物理教學(xué)中應(yīng)用STEAM理念，首先要遵循科學(xué)性的原則。只有符合學(xué)生當(dāng)前認(rèn)知能力和實(shí)際學(xué)習(xí)狀態(tài)的教學(xué)模式，才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐能力的同步提高。STEAM理念指導(dǎo)下的物理教學(xué)也是如此，要求教師在教學(xué)活動(dòng)中采用的各種教學(xué)手段應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理，這樣才能發(fā)揮出STEAM理念真正的育人價(jià)值，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效率和質(zhì)量，構(gòu)建起高效課堂[2]。

2.多樣性原則

在實(shí)際教學(xué)中投用STEAM理念，教師應(yīng)認(rèn)真研究教學(xué)的各個(gè)層面，靈活多樣、目標(biāo)明確地進(jìn)行教學(xué)工作。教學(xué)手段要多樣，教學(xué)內(nèi)容要豐富，應(yīng)契合于STEAM理念中五大目標(biāo)的若干項(xiàng)，防止教學(xué)流于形式，使STEAM理念達(dá)到助推學(xué)生健康成長(zhǎng)的目的。

3.開放性原則

教師在應(yīng)用STEAM理念之前，首要任務(wù)便是明確自身在課堂教學(xué)中的角色定位。要維持教學(xué)氣氛的活躍，使課堂環(huán)境相對(duì)開放，不能過多干預(yù)學(xué)生的活動(dòng)。做好平衡教學(xué)指導(dǎo)量的工作，只在必要的情況下選擇適合當(dāng)時(shí)情況的介入方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，最大程度上保證學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生的思維活化，實(shí)現(xiàn)自身物理素養(yǎng)的提高[3]。

三、STEAM教育理念融入初中物理教學(xué)的實(shí)踐策略

1.引起學(xué)生的興趣

學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的興趣，與良好教學(xué)效果的獲得具有密切關(guān)系。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師通常使用語言講解搭配實(shí)驗(yàn)操作演示等形式展開教學(xué)，盡管對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)具有一定的幫助，但學(xué)生沒有真實(shí)接觸到實(shí)驗(yàn)，會(huì)逐漸消磨興趣，對(duì)于理論知識(shí)的理解與吸收效果也較為有限，不利于整體教學(xué)成效的提升。在STEAM教育理念指導(dǎo)下，教師會(huì)更加關(guān)注為學(xué)生提供動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，通過將物理知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)的結(jié)合，引發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)自主學(xué)習(xí)的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生尋找合適的情境，根據(jù)教師綜合本課內(nèi)容制定的題目展開知識(shí)探究。在實(shí)驗(yàn)過程中，能夠滿足學(xué)生的好奇心，從而讓學(xué)生對(duì)于知識(shí)學(xué)習(xí)變得更加主動(dòng)，保證學(xué)生理論知識(shí)的掌握程度[4]。

例如，在滬科版九年級(jí)第十二章第一節(jié)“溫度與溫度計(jì)”教學(xué)中，本課教學(xué)目標(biāo)在于，通過理解溫度的概念，了解溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)使用溫度計(jì)測(cè)量溫度，明晰現(xiàn)實(shí)生活中的常見溫度。由于本課內(nèi)容與生活密切相關(guān)，教師可考慮引入生活化元素推動(dòng)實(shí)驗(yàn)的開展，再讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作掌握理論知識(shí)。在布置課題時(shí)，教師需要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)設(shè)計(jì)中引入自主實(shí)驗(yàn)，用以吸引學(xué)生的目光。本課涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的開放性，教師可提前做好準(zhǔn)備，要求學(xué)生回家?guī)砣舾晒薏煌N類的飲料作為課上實(shí)驗(yàn)材料。課上階段中，教師應(yīng)布置課題：探討各種飲料在不同溫度下發(fā)生的口感變化。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要用到溫度計(jì)和加熱裝置，為保證實(shí)驗(yàn)的自主性，可選擇水浴法加熱。實(shí)驗(yàn)中為每位同學(xué)配備一個(gè)裝有熱水的燒杯、一支溫度計(jì)、若干大試管、若干吸管，溫度計(jì)、試管、吸管要事先經(jīng)過消毒處理。學(xué)生可將帶來的飲料倒入大試管中，先用溫度計(jì)測(cè)量溫度，記錄讀數(shù)和品嘗，再將該試管放入燒杯中，繼續(xù)測(cè)量溫度，到達(dá)一定溫度后取出，重復(fù)之前的操作。加熱后的溫度需要教師統(tǒng)一安排，控制好誤差范圍，比如35至40攝氏度，溫度值可設(shè)定多個(gè)，但不可超過人體能夠承受的最大溫度值。學(xué)生操作后需要將各個(gè)讀數(shù)進(jìn)行整理，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以表格的形式呈現(xiàn)，條目如“飲料類別”“溫度”“口感”“備注”。需要注意的是，學(xué)生在使用溫度計(jì)時(shí)必然會(huì)存在操作上的問題，教師應(yīng)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察學(xué)生的操作，若發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)予以糾正，記錄下學(xué)生普遍存在的問題。最后，教師應(yīng)做好總結(jié)，將記錄下的問題向?qū)W生重點(diǎn)講解，再分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況。這種方式與普通測(cè)量溫度實(shí)驗(yàn)相比更具趣味性，可有效吸引學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)踐操作之時(shí)掌握溫度計(jì)的使用方法。

2.指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考

在教學(xué)實(shí)踐，教師除了要為學(xué)生傳遞物理理論知識(shí)以外，更重要的任務(wù)是讓學(xué)生形成正確的學(xué)習(xí)與思考方式，能夠獨(dú)立思考和解決物理問題。STEAM教育理念應(yīng)用中，若想切實(shí)提高學(xué)生自主思考能力，便要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的啟發(fā)和引導(dǎo)。通過提出適當(dāng)?shù)膯栴}，幫助學(xué)生順利思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在此期間，教師還可鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)提出的問題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，使實(shí)驗(yàn)步驟得到優(yōu)化，自行對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析與思考過程中，可形成良好的物理思維模式。

例如，在滬科版八年級(jí)第五章第二節(jié)“學(xué)習(xí)使用天平和量筒”中，本課教學(xué)重難點(diǎn)是，要求學(xué)生能夠正確使用天平與量筒測(cè)量質(zhì)量或體積，養(yǎng)成耐心、細(xì)心以及愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器具的優(yōu)良品質(zhì)。若想進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，為學(xué)生講解天平和量筒使用規(guī)則，可改為讓學(xué)生閱讀說明書，自主學(xué)習(xí)使用方法，之后再為學(xué)生提出研究課題。教師可參照教材中的內(nèi)容為學(xué)生安排新的課題，如“探究不同形狀的同一固體，其質(zhì)量是否會(huì)發(fā)生變化”與“探究常溫下蒸餾水的體積與質(zhì)量之間的關(guān)系”。學(xué)生接觸到兩個(gè)課題后會(huì)產(chǎn)生思考，首先是要用哪種固體進(jìn)行第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，確保在形狀發(fā)生變化時(shí)不會(huì)受到外界影響。大多數(shù)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)室中的材料，都能意識(shí)到可選擇橡皮泥或冰塊。其次是第二課題中體積和質(zhì)量的測(cè)量要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中選擇什么單位，通過實(shí)際讀數(shù)，學(xué)生會(huì)選擇毫升和克作為主要單位。在最后的分析與總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟中，盡管實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫相對(duì)復(fù)雜，要求學(xué)生要記錄好實(shí)驗(yàn)過程、讀數(shù)、結(jié)論等。對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作，也可以在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中加以記錄，用來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“自省”，在今后的實(shí)驗(yàn)操作中多加注意。教師可適當(dāng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫予以指導(dǎo)，輔助學(xué)生對(duì)物理思維進(jìn)行歸納和調(diào)整，使其思路更加清楚。整個(gè)教學(xué)過程中，教師始終以觀察者、引導(dǎo)者的身份出現(xiàn)，在必要之時(shí)為學(xué)生提供幫助，真正實(shí)現(xiàn)將課堂還給學(xué)生。

3.結(jié)合小組合作模式

STEAM理念關(guān)注學(xué)生的理論和實(shí)踐操作，但個(gè)人的能力有限，部分物理實(shí)驗(yàn)中單人操作難度相對(duì)較大，如果能多人圍繞課題進(jìn)行合作，便能讓學(xué)生在協(xié)同合作中互相探討，樹立團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，達(dá)到互相促進(jìn)、共同進(jìn)步的目的，也能讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亻_展。要求教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體的知識(shí)運(yùn)用情境，通過鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性與主動(dòng)性，使學(xué)生在相互協(xié)作中共同完成知識(shí)探究任務(wù)。傳統(tǒng)教學(xué)中大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即先教授學(xué)生理論知識(shí)，再通過理論知識(shí)的運(yùn)用，推斷出實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與結(jié)果，再利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識(shí)的正確與否。這種方式與STEAM理念相悖，不利于學(xué)生物理思維與探究能力的培養(yǎng)。為此，教師可采用小組合作模式，使知識(shí)探究的效率得到顯著提升。

例如，在滬科版八年級(jí)第四章第一節(jié)“光的反射”中，本課要求學(xué)生認(rèn)識(shí)光反射的規(guī)律，理解反射現(xiàn)象中光路的可逆性，以及入射角、反射角、法線的含義。在實(shí)際教學(xué)中，教師首先要做好分組工作，參考學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)態(tài)度進(jìn)行合理分組，也要綜合考慮學(xué)生的物理素養(yǎng)，用以確保學(xué)生知識(shí)探究的積極性。確保每組學(xué)生中都有優(yōu)等生和后進(jìn)生，使學(xué)生能夠形成互幫互助的和諧氣氛，組員之間具有互相監(jiān)督與促進(jìn)的作用，且在具有強(qiáng)烈責(zé)任心的組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，使整個(gè)小組的學(xué)習(xí)效率能夠得到提高。根據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)，教師可安排這樣的課題：將一張白紙固定在水平桌面上，在白紙的中間畫一條直線，這條直線兩側(cè)畫幾條角度不同的直線。讓使用手電筒沿著紙縫射出的光纖，分別沿著角度不同的直線射向鏡面，觀察反射出的光線，探究反射光的方向以及反射光線與紙中間直線角度的關(guān)系。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的“探究版”，將光反射規(guī)律的驗(yàn)證過程轉(zhuǎn)化成了探究過程。每組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)分工明確，有的負(fù)責(zé)固定紙張，有的負(fù)責(zé)固定手電筒的射出光線，有的負(fù)責(zé)用量角器觀察角度，還有的負(fù)責(zé)記錄讀數(shù)和填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過報(bào)告的填寫，學(xué)生可探索出光反射定律，在教師的總結(jié)下實(shí)現(xiàn)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)探究態(tài)度的樹立。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄，是分析與研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出定理的重要參考依據(jù)。教師應(yīng)在教學(xué)中關(guān)注這一層面，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)觀念，為今后的學(xué)習(xí)提供幫助。

4.創(chuàng)設(shè)問題情境

初中階段的學(xué)生具有較強(qiáng)的求知欲，在STEAM教育理念下，教師可牢牢把握學(xué)生認(rèn)知的關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能夠引發(fā)學(xué)生思考的問題情境，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。將現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生的現(xiàn)象引入到情境創(chuàng)設(shè)中，可讓學(xué)生意識(shí)到物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而增加學(xué)生探究物理規(guī)律的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力。

例如，在滬科版八年級(jí)第九章第二節(jié)“阿基米德原理”中，本課要求學(xué)生在理解阿基米德原理的基礎(chǔ)上，能夠解決簡(jiǎn)單問題，認(rèn)清浮力與排開液體重力間的關(guān)系。為活化學(xué)生的思維，教師可在教學(xué)導(dǎo)入部分創(chuàng)造這種問題情境：“將一塊鐵投入水中時(shí)，鐵塊會(huì)立刻下沉，但為何投入木塊時(shí)卻能漂浮在水面上？”部分學(xué)生可能會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)回答道：“因?yàn)殍F塊重于木塊?！苯處熇^續(xù)引導(dǎo)：“將重量都是10千克的木塊和鐵塊同時(shí)放入水中，為何木塊依然能在水面上漂浮？”雖然這一引導(dǎo)過程反駁了學(xué)生的答案，但也起到了引發(fā)學(xué)生探究興趣的作用。在教師接下來的指導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)為了解答導(dǎo)入部分的疑惑積極參與活動(dòng)，主動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式，總結(jié)出規(guī)律和定理，從而提高對(duì)本課知識(shí)內(nèi)容的理解程度，培養(yǎng)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的能力。

結(jié)語

綜上所述，在初中物理教學(xué)中融入STEAM教育理念，有利于拓展學(xué)生的視野與綜合思維，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理應(yīng)用情境的認(rèn)知。通過引起學(xué)生的興趣、指導(dǎo)學(xué)生自主思考、結(jié)合小組合作模式、打造問題情境等手段，使STEAM理念在教學(xué)中發(fā)揮出更大的作用，推動(dòng)我國(guó)初中物理教育事業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。