STEAM教育理念下的高中物理教學(xué)實(shí)踐探討

鄭益霞

摘要：STEAM教育的核心是以項(xiàng)目為載體融合多學(xué)科知識(shí)，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、探索、實(shí)踐和分享中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，并實(shí)現(xiàn)探究精神和實(shí)踐能力的綜合發(fā)展.基于此，本文以促進(jìn)高中物理課程改革為目的，采取文獻(xiàn)分析等方法對(duì)STEAM教育理念下高中物理教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行研究，并提出以下參考建議：基于教學(xué)理念指導(dǎo)，明確教學(xué)實(shí)踐原則；重視教學(xué)模式構(gòu)建，推動(dòng)學(xué)習(xí)項(xiàng)目實(shí)施；做好教學(xué)總結(jié)反思，促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；高中物理；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2023）33-0090-03

STEAM教育是集科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科融合的綜合教育，它代表目前國(guó)際上一種新的綜合學(xué)科背景下的教育思潮，是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育理念.在新課程改革背景下，高中物理學(xué)科的主要目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.

1 基于教學(xué)理念指導(dǎo)，明確教學(xué)實(shí)踐原則

STEAM教育旨在打破學(xué)科領(lǐng)域的界限，倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)性和實(shí)踐性.在高中物理課程教學(xué)中，基于項(xiàng)目的STEAM學(xué)習(xí)在增強(qiáng)人文素養(yǎng)、培育理性思維、養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)、提升個(gè)體覺(jué)悟、強(qiáng)化問(wèn)題解決等方面具有積極意義，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑.但是，與傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐相比，STEAM教學(xué)的開(kāi)展存在一定難度，因此，教育工作者應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)研究，明確STEAM教育理念的要求，理清教學(xué)原則，進(jìn)而為教學(xué)實(shí)踐的設(shè)計(jì)與實(shí)施做好準(zhǔn)備.

1.1 堅(jiān)持綜合性原則，融合多學(xué)科內(nèi)容

STEAM教育區(qū)別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的填鴨式教育，是一種重實(shí)踐跨學(xué)科的綜合教育理念.因此，在高中物理課程教學(xué)中，教師應(yīng)基于理念指導(dǎo)提煉和整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)、社會(huì)人文六大領(lǐng)域知識(shí)，整合教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在體驗(yàn)各學(xué)科知識(shí)特點(diǎn)與相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展.例如，在以“磁懸浮列車科學(xué)探秘”為主題的STEAM教學(xué)中，設(shè)計(jì)者融合了加速度、向心加速度等物理概念、物理實(shí)驗(yàn)等知識(shí)，要求學(xué)生測(cè)量加速度、向心加速度的數(shù)值、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；融合了三角函數(shù)、相似三角形、圓心定理等數(shù)學(xué)知識(shí)，要求學(xué)生推算加速度，推導(dǎo)向心加速度；引入了圖像分析、畫圖、視頻處理等信息技術(shù)知識(shí)，要求學(xué)生掌握專業(yè)軟件的應(yīng)用技巧；融入了某線磁懸浮列車的運(yùn)行速度，要求學(xué)生從工程學(xué)知識(shí)探析列車制造秘密等［1］.通過(guò)這樣的學(xué)科融合，學(xué)生才能在同一項(xiàng)目中接觸并學(xué)習(xí)多學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展.

1.2 堅(jiān)持情境性原則，激發(fā)學(xué)生動(dòng)機(jī)

情境性原則強(qiáng)調(diào)STEAM學(xué)習(xí)項(xiàng)目是在特定的情境下展開(kāi)的，其目的是讓學(xué)生依托情境調(diào)動(dòng)知識(shí)與情感，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的深入探究，進(jìn)而給出解決問(wèn)題的方案.基于此，在高中物理教學(xué)指導(dǎo)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，依托生活背景為學(xué)生構(gòu)建具有引導(dǎo)意義的學(xué)習(xí)情境，引入驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，為學(xué)生探索學(xué)習(xí)做好鋪墊.例如，在“磁懸浮列車科學(xué)探秘”的STEAM教學(xué)中，教師結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活、利用媒體資源創(chuàng)設(shè)情境：2017年年底，北京首條中低速磁懸浮列車S1線正式開(kāi)通，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km/h.與傳統(tǒng)的地鐵相比，低速磁懸浮列車不僅速度快，而且更加平穩(wěn)、低噪音，因此受到了市民的廣泛歡迎.那么你知道為什么低速磁懸浮列車會(huì)有這些優(yōu)點(diǎn)嗎？請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)低速磁懸浮列車的奧秘一探究竟.這一情境與社會(huì)生活密切相關(guān)，對(duì)于學(xué)生有一定的吸引力，教師利用多媒體豐富情境內(nèi)容，合理提出問(wèn)題，也調(diào)動(dòng)了學(xué)生探究學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)［2］.

1.3 堅(jiān)持實(shí)踐性原則，突出教學(xué)特色

實(shí)踐探索是STEAM教學(xué)項(xiàng)目落實(shí)的主要方式.所謂實(shí)踐性強(qiáng)調(diào)的是引導(dǎo)學(xué)生參與到項(xiàng)目的探究中來(lái)，以生活情境為載體，從生活中的常見(jiàn)物質(zhì)入手去解決相應(yīng)的問(wèn)題，這樣既能夠增加項(xiàng)目學(xué)習(xí)的親切感，激發(fā)興趣，便于與學(xué)生產(chǎn)生共鳴，同時(shí)也可以促使他們真正地實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐素養(yǎng)的提升.例如，在“磁懸浮列車科學(xué)探秘”的STEAM教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)探究列車啟動(dòng)時(shí)的加速度、向心加速度.要求學(xué)生利用信息技術(shù)模擬磁懸浮列車運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，并講解其中的原理；要求學(xué)生展開(kāi)線上調(diào)研，了解人們對(duì)于磁懸浮列車的認(rèn)識(shí)，并設(shè)計(jì)科普海報(bào)等［3］.在這一項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，教師為學(xué)生創(chuàng)造了實(shí)踐探索的空間，讓他們?cè)谧鲋袑W(xué)，參與其中，樂(lè)在其中，有效提升其知識(shí)的綜合運(yùn)用能力、分析解決實(shí)際問(wèn)題能力以及交流合作能力.

2 重視教學(xué)模式構(gòu)建，推動(dòng)學(xué)習(xí)項(xiàng)目實(shí)施

在高中物理課程教學(xué)中，教育工作者可以根據(jù)STEAM教育理念對(duì)以講解為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新.在新的教學(xué)模式的推動(dòng)下，學(xué)生以項(xiàng)目為依托，展開(kāi)合作探究，在小組合作中進(jìn)行科學(xué)探究，分析探究數(shù)據(jù)，構(gòu)建物理模型解釋實(shí)際現(xiàn)象.項(xiàng)目中一系列的探究活動(dòng)能夠引導(dǎo)學(xué)生因地制宜，動(dòng)手改進(jìn)、制作探究方案，形成實(shí)踐成果，解決實(shí)際問(wèn)題，克服困難，完成探究任務(wù).而在動(dòng)手操作中，學(xué)生不僅能夠提高對(duì)物理學(xué)科的認(rèn)識(shí)，其邏輯思維、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力以及審美能力等都能夠得到進(jìn)一步的發(fā)展.基于此，在高中物理教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)STEAM教育理念指導(dǎo)，教育工作者可以從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建教學(xué)模式.

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

STEAM教育理念下的高中物理教學(xué)實(shí)踐通過(guò)創(chuàng)建真實(shí)的問(wèn)題情境，以學(xué)習(xí)項(xiàng)目為依托，融合了多學(xué)科知識(shí)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，使其能夠在活動(dòng)探究過(guò)程中，學(xué)習(xí)多種學(xué)科知識(shí)，提升實(shí)際問(wèn)題解決能力.例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)了“機(jī)械能及其守恒定律”等相關(guān)知識(shí)后，對(duì)彈性勢(shì)能、動(dòng)能以及機(jī)械能守恒定律形成了一定的認(rèn)識(shí)和理解，為了進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)和技能的掌握，實(shí)現(xiàn)靈活遷移，提高解決問(wèn)題的能力，教師設(shè)計(jì)了以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學(xué)活動(dòng).在活動(dòng)中，教師結(jié)合生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，并提出問(wèn)題：在生活中，大家一定能接觸到各種各樣有彈性的物體，比如彈簧、海綿、橡皮筋等.這些具有彈性的物體，可以用來(lái)做什么？如果這些物體再加上一個(gè)圓筒，它會(huì)發(fā)生怎樣的變化？在情境的引導(dǎo)下，學(xué)生聯(lián)想滾動(dòng)的筒，形成對(duì)項(xiàng)目主題的感知，并產(chǎn)生探索其中奧秘的動(dòng)機(jī)［4］.

2.2 探索實(shí)踐，思考問(wèn)題

STEAM教學(xué)注重學(xué)生的參與，教師在項(xiàng)目實(shí)施中只是輔助性的角色，通過(guò)提問(wèn)各種相關(guān)的問(wèn)題，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)思維思考問(wèn)題，并通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐來(lái)深入認(rèn)識(shí)問(wèn)題，獲得自主學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展.例如，在以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學(xué)活動(dòng)，教師通過(guò)在導(dǎo)入情境中引出主題，并在主題下繼續(xù)提問(wèn)：什么是回滾筒？如何制作回滾筒？根據(jù)制作體驗(yàn)說(shuō)一說(shuō)哪些因素會(huì)影響到滾動(dòng)的距離？如何設(shè)計(jì)出更加美觀、有趣的回滾筒？這些問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，驅(qū)動(dòng)其將物理、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面充分融合并加以運(yùn)用，進(jìn)而在動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中回答問(wèn)題，不斷突破難點(diǎn)，建構(gòu)知識(shí)，鍛煉實(shí)踐能力.

2.3 辨析問(wèn)題，深入探究

在STEAM教學(xué)中，學(xué)生的探究過(guò)程并非預(yù)設(shè)的，其中存在諸多可能性，而這就要求學(xué)生對(duì)項(xiàng)目中的問(wèn)題進(jìn)行深入思考，抓住問(wèn)題的關(guān)鍵展開(kāi)探索，通過(guò)追問(wèn)，引發(fā)對(duì)一個(gè)問(wèn)題、一個(gè)觀點(diǎn)的“反思”，并利用所學(xué)的科學(xué)原理確定問(wèn)題解決方案，進(jìn)而達(dá)到學(xué)以致用的目的.例如，在以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學(xué)實(shí)踐中，教師首先為學(xué)生安排了學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生利用橡皮筋、螺母和塑料瓶制作一個(gè)能夠自由滾動(dòng)的筒.學(xué)生通過(guò)合作完成了回滾筒的制作，教師針對(duì)學(xué)生作品進(jìn)一步提問(wèn)：通過(guò)同學(xué)們的展示，發(fā)現(xiàn)不同人制作的回滾筒的滾動(dòng)距離是不同的，你知道其中有哪些因素在影響回滾筒的滾動(dòng)距離嗎？學(xué)生在實(shí)踐探究的基礎(chǔ)上辨析問(wèn)題，深入思考，結(jié)合機(jī)械能及其守恒定律等知識(shí)進(jìn)一步討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)比對(duì)不同回滾筒的差異，并總結(jié)出筒的形狀、橡皮筋的數(shù)量等因素會(huì)影響其滾動(dòng)距離.在這一過(guò)程中學(xué)生對(duì)于已形成的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行回顧、思考，結(jié)合問(wèn)題探索其中更多的奧秘，深化了對(duì)機(jī)械能及守恒定律等知識(shí)的認(rèn)識(shí).

3 做好教學(xué)總結(jié)反思，促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐優(yōu)化

所謂“學(xué)而不思則罔”，在高中物理STEAM教學(xué)實(shí)踐中，教師一方面要結(jié)合學(xué)生的發(fā)展需要設(shè)計(jì)項(xiàng)目，指導(dǎo)實(shí)施，完成核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)；另一方面還應(yīng)加強(qiáng)總結(jié)與反思，積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，為STEAM教學(xué)方案的優(yōu)化提供參考，同時(shí)也形成具有推廣意義的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)物理課程的深化改革.

3.1 做好歸納總結(jié)，積累教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

STEAM教育是以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的一種教學(xué)理念.在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，教師關(guān)注跨學(xué)科性、實(shí)踐性、協(xié)作性和趣味性，把STEAM理念帶到學(xué)科教學(xué)中去，積極開(kāi)展探究活動(dòng)，讓學(xué)生在體驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了成長(zhǎng)，同時(shí)也推動(dòng)了學(xué)科教學(xué)的改革.基于此，在開(kāi)展STEAM教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，教育工作者要善于從身邊尋找問(wèn)題，開(kāi)發(fā)課程，不斷歸納總結(jié)，提升自己的STEAM教學(xué)能力，也為課程改革的深化積累理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

3.2 做好分析反思，推動(dòng)教學(xué)實(shí)踐優(yōu)化

在高中物理STEAM教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)善于通過(guò)反思及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題，圍繞學(xué)生的發(fā)展進(jìn)行教學(xué)優(yōu)化，完善STEAM教學(xué)，改進(jìn)后續(xù)教學(xué)效果.例如在以“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”為主題的STEAM教學(xué)實(shí)踐中，教師以現(xiàn)實(shí)生活中火車脫軌的問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，促使學(xué)生結(jié)合物理、數(shù)學(xué)、工程等學(xué)科知識(shí)探索生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，思考如何運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)解決實(shí)際的工程技術(shù)問(wèn)題.在完成項(xiàng)目教學(xué)后，教師對(duì)教學(xué)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行了反思，發(fā)現(xiàn)理論回顧、問(wèn)題分析、方案設(shè)計(jì)、模型制作、展示分享等環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，并作出如下改進(jìn)策略：進(jìn)一步優(yōu)化基于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)探究情境，豐富情境細(xì)節(jié)；引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維；給予學(xué)生方案設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，指導(dǎo)學(xué)生有效合作；為學(xué)生的模型制作提供更多的物質(zhì)支持；營(yíng)造更加開(kāi)放的展示空間，讓學(xué)生能以自己喜歡的方式進(jìn)行分享，等等.以此教師可以優(yōu)化STEAM教學(xué)過(guò)程，不斷提升物理教學(xué)質(zhì)量.

總之，在高中物理課程改革實(shí)踐中，將STEAM教育理念引入實(shí)踐教學(xué)對(duì)于提升教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展有著重要意義.上文結(jié)合高中物理課程教學(xué)實(shí)踐對(duì)STEAM教育理念的滲透與應(yīng)用提出了幾點(diǎn)建議，為創(chuàng)新課程教學(xué)的相關(guān)研究提供了參考，但是其中依然存在諸多不足.所以，教育工作者在深化教育改革的背景下應(yīng)進(jìn)一步探究STEAM教育理念在課程教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，探索設(shè)計(jì)更多學(xué)習(xí)項(xiàng)目，促使學(xué)生在真實(shí)問(wèn)題中參與跨學(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等方面的必備技能，為終身發(fā)展奠定基礎(chǔ).

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［責(zé)任編輯：李璟］