STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

摘 要：物理家庭實(shí)驗(yàn)在幫助學(xué)生掌握物理知識(shí)與應(yīng)用物理知識(shí)、提高物理教學(xué)效果方面發(fā)揮著重要作用。因此，初中物理教師應(yīng)積極構(gòu)建基于物理家庭實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系。為激發(fā)學(xué)生參與物理家庭實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的興趣，提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，教師還需要通過(guò)應(yīng)用STEAM教育理念，創(chuàng)新初中物理家庭實(shí)驗(yàn)的形式。本文首先介紹了STEAM教育理念與物理家庭實(shí)驗(yàn)，然后分析了STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用意義，接著提出了STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用途徑，旨在為物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的高效推進(jìn)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；初中物理；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G622 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2097-2539（2024）11-0037-03

在教育改革不斷深化的背景下，初中物理教師應(yīng)當(dāng)優(yōu)化物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。而STEAM教育理念可以為物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的改進(jìn)與優(yōu)化提供指導(dǎo)，創(chuàng)新物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，促進(jìn)教學(xué)成效的提升。為此，教師可以將STEAM教育理念與物理家庭實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，科學(xué)制訂基于STEAM教育理念的物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，進(jìn)一步優(yōu)化物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，為學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)提升奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，教師還需要注重反思與總結(jié)基于STEAM教育理念的物理家庭實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，并不斷調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，確保學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過(guò)程中拓寬視野，提升認(rèn)知，進(jìn)一步完善知識(shí)體系。

一、STEAM教育理念與物理家庭實(shí)驗(yàn)介紹

（一）STEAM教育理念

STEAM教育理念是一種注重跨學(xué)科整合和創(chuàng)新實(shí)踐的教育理念，它將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）融為一體，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力[1]。為強(qiáng)化初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)展效果，提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，教師可以研究STEAM教育理念與物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系，優(yōu)化物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，使學(xué)生在完成物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中獲得全面發(fā)展。

（二）物理家庭實(shí)驗(yàn)

物理，作為自然科學(xué)的重要分支，重在探索自然界的基本規(guī)律和現(xiàn)象。然而，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，部分學(xué)生覺(jué)得物理抽象且難以理解。為了讓學(xué)生更好地掌握物理知識(shí)，并將其應(yīng)用于日常生活中，物理家庭實(shí)驗(yàn)成為一個(gè)有效的途徑[2]。而物理家庭實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上就是以物理知識(shí)為基礎(chǔ)，以生活材料和工具等為載體而形成的實(shí)驗(yàn)形式。教師通過(guò)在物理教學(xué)的過(guò)程中為學(xué)生布置物理家庭實(shí)驗(yàn)作業(yè)，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，而且可以提升學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際生活問(wèn)題的能力。由此可見(jiàn)，物理家庭實(shí)驗(yàn)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生發(fā)展具有重要意義。因此，教師需要主動(dòng)組織物理家庭實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，使學(xué)生獲得良好的物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

二、STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用意義

一方面，可以提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力。STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)打破學(xué)科界限，增長(zhǎng)學(xué)生見(jiàn)識(shí)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)。而基于STEAM教育理念的初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更是要求學(xué)生在參與家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中綜合運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)以及其他學(xué)科智慧、技術(shù)工具等，解決實(shí)際問(wèn)題[3]。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅需要掌握基本的物理原理，而且需要學(xué)會(huì)如何選擇合適的工具、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、如何運(yùn)用各種學(xué)科知識(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)以及如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。對(duì)于學(xué)生來(lái)講，通過(guò)參與STEAM教育理念下的物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，可以增強(qiáng)綜合實(shí)踐能力，促進(jìn)他們的全面發(fā)展。

另一方面，可以推動(dòng)物理教學(xué)改革和創(chuàng)新。傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式往往注重知識(shí)的灌輸和應(yīng)試技巧的訓(xùn)練，而忽略了對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。通過(guò)組織基于STEAM教育理念的家庭實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而推動(dòng)物理教學(xué)改革和創(chuàng)新[4]。由此可見(jiàn)，通過(guò)將STEAM教育理念應(yīng)用于初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，不僅有助于提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，而且可以推動(dòng)物理教學(xué)的改革和創(chuàng)新?；诖?，教師需要深入研究STEAM教育理念，把握STEAM教育理念的精髓，將STEAM教育理念作為初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展的指導(dǎo)思想，提高初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的實(shí)施效果。

三、STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用建議

（一）問(wèn)題引領(lǐng)：體現(xiàn)綜合性，強(qiáng)化學(xué)以致用

通常情況下，多數(shù)學(xué)生會(huì)認(rèn)為物理家庭實(shí)驗(yàn)屬于一種基于物理知識(shí)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，與藝術(shù)沒(méi)有本質(zhì)上的關(guān)聯(lián)。然而事實(shí)上，物理家庭實(shí)驗(yàn)不僅蘊(yùn)含著科學(xué)知識(shí)，還蘊(yùn)含著豐富的藝術(shù)元素。教師需要深入挖掘物理家庭實(shí)驗(yàn)的藝術(shù)元素，科學(xué)借助物理家庭實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行藝術(shù)教育，提高學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的審美能力[5]。

以基于“光的色散”的物理家庭實(shí)驗(yàn)為例，教師可以在課堂教學(xué)的過(guò)程中，通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)的方式，幫助學(xué)生掌握基于“光的色散”的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，掌握物理家庭實(shí)驗(yàn)操作技巧，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)操能力，培養(yǎng)學(xué)生的審美意識(shí)。在此過(guò)程中，教師可以從以下角度推進(jìn)問(wèn)題引領(lǐng)教學(xué)活動(dòng)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

首先，學(xué)習(xí)“光的色散”物理知識(shí)并進(jìn)行三棱鏡實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生能夠了解到“專業(yè)的三棱鏡可以分解七彩陽(yáng)光”。為保證物理家庭實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的順利開(kāi)展，教師可以提出以下問(wèn)題：“請(qǐng)同學(xué)們動(dòng)動(dòng)腦筋，想一想在學(xué)校中如何使用三棱鏡分解七彩的陽(yáng)光，并清晰呈現(xiàn)分解的陽(yáng)光？再想想在家庭中開(kāi)展此實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要怎樣呈現(xiàn)分解的陽(yáng)光呢？”有的學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，會(huì)回答可以使用幕布呈現(xiàn)陽(yáng)光。

接著，為進(jìn)一步推進(jìn)物理家庭實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)展，保證實(shí)驗(yàn)效果，教師需要繼續(xù)提出問(wèn)題：“使用三棱鏡呈現(xiàn)的陽(yáng)光比較分散，那么你們知道該怎么樣避免這一問(wèn)題嗎？”由于一些學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí)，也深刻理解“光的色散”課程內(nèi)容，因此他們能夠正確回答問(wèn)題。例如，有的學(xué)生會(huì)回答：“將凸透鏡放置在三棱鏡前可以避免所呈現(xiàn)的陽(yáng)光過(guò)于分散。”

通過(guò)上述教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生可以更好地把握基于“光的色散”物理家庭實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)，保證實(shí)驗(yàn)效果。通過(guò)開(kāi)展此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅可以提高學(xué)生對(duì)“光的色散”物理知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)，而且可以讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自然之美和物理之美，進(jìn)一步提高審美水平。

（二）學(xué)科整合：整合實(shí)驗(yàn)素材，探究整體思路

在基于STEAM教育理念的物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，教師不僅需要幫助學(xué)生掌握物理學(xué)科知識(shí)，還需要引導(dǎo)學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中掌握其他學(xué)科知識(shí)，讓學(xué)生了解不同學(xué)科知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，提高學(xué)生對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，貫徹落實(shí)STEAM教育理念，教師可以在物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中注重整合實(shí)驗(yàn)素材。

以“水果電池家庭實(shí)驗(yàn)”為例，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要使用兩個(gè)金屬片與水果相連，將LED燈點(diǎn)亮，這屬于物理發(fā)電過(guò)程。由于“水果電池家庭實(shí)驗(yàn)”不僅包含物理學(xué)科知識(shí)，而且包含化學(xué)學(xué)科知識(shí)。所以，教師除了需要引導(dǎo)學(xué)生探究物理學(xué)科知識(shí)，還需要引導(dǎo)他們探究化學(xué)學(xué)科知識(shí)。

在具體教學(xué)過(guò)程中，教師可以布置以下關(guān)于化學(xué)學(xué)科的探究任務(wù)：1.說(shuō)出“水果電池家庭實(shí)驗(yàn)”中所使用的兩個(gè)金屬片的化學(xué)性質(zhì)；2.用化學(xué)知識(shí)解釋點(diǎn)亮LED燈的原理。為確保學(xué)生順利完成上述任務(wù)，教師可以讓學(xué)生以小組為單位，共同分析與探究這些問(wèn)題。例如，有的學(xué)生會(huì)指出所使用的兩個(gè)金屬片中，必然有一個(gè)化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬片。還有的學(xué)生會(huì)指出，之所以能夠點(diǎn)亮LED燈，是因?yàn)榻饘僦脫Q出了水果中的氫離子，使電路產(chǎn)生了正電荷，而電荷移動(dòng)后點(diǎn)亮了LED燈。學(xué)生回答正確之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)該實(shí)驗(yàn)涉及的物理與化學(xué)學(xué)科知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生整合所學(xué)的物理與化學(xué)學(xué)科知識(shí)，進(jìn)一步完善相關(guān)知識(shí)框架。

（三）項(xiàng)目設(shè)計(jì)：創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，布置真實(shí)任務(wù)

為提高基于STEAM教育理念下的物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)展水平，保證學(xué)生獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，教師可以設(shè)計(jì)物理家庭實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)，教師還可以圍繞物理家庭實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，設(shè)計(jì)結(jié)合生活實(shí)際的任務(wù)，科學(xué)開(kāi)展物理家庭實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

以“密度與社會(huì)生活”的家庭物理實(shí)驗(yàn)為例，“密度與社會(huì)生活”是初中物理的教學(xué)內(nèi)容。在完成“密度與社會(huì)生活”的課堂學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生會(huì)初步了解“密度與社會(huì)生活”的相關(guān)物理知識(shí)。對(duì)此，教師可以設(shè)計(jì)測(cè)出家庭飾品密度的物理家庭實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

為激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的熱情，教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)相關(guān)的情境。例如，可以讓學(xué)生找出家里的飾品，結(jié)合所學(xué)的密度知識(shí)以及掌握的密度實(shí)驗(yàn)操作技能等，制訂實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)出某一個(gè)飾品的密度。

接著，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，以提高學(xué)生的項(xiàng)目完成效率與質(zhì)量。教師可以讓學(xué)生寫(xiě)出相關(guān)公式（ρ=m/V），引導(dǎo)學(xué)生分析測(cè)量密度的關(guān)鍵要素。通過(guò)分析ρ=m/V公式可以發(fā)現(xiàn)，在清楚了飾品的體積與質(zhì)量之后，才可以更好地計(jì)算飾品的密度。

然而，學(xué)生雖然知道了測(cè)出密度的前提是清楚飾品的體積與質(zhì)量，但是并不知道怎樣才可以測(cè)出飾品的體積與質(zhì)量。為幫助學(xué)生解決這一問(wèn)題，教師可以讓學(xué)生結(jié)合生活與其他物理公式，探究測(cè)出飾品體積與質(zhì)量的方法。有的學(xué)生經(jīng)過(guò)探究發(fā)現(xiàn)可以使用電子秤，運(yùn)用m=G/g公式，得出飾品的質(zhì)量。

而在測(cè)體積時(shí)，則可以將飾品放入有刻度的水杯中，通過(guò)水面上升的高度，計(jì)算飾品的體積。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)后，教師需要讓學(xué)生在周末抽出時(shí)間，開(kāi)展以上家庭物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在完成實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生需要寫(xiě)一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告[6]。同時(shí)，學(xué)生還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反思，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作中存在的問(wèn)題并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，STEAM教育理念在初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用具有積極意義。教師通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)、跨學(xué)科整合、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等教學(xué)策略，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力，還培養(yǎng)了他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提升了物理教學(xué)效果，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯：謝蓓）

參考文獻(xiàn)

[1] 李雪芳.基于STEAM理念的教育機(jī)器人物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究[J].中學(xué)理科園地，2023，19（6）：1-2+5.

[2] 陳崢嶸.基于STEAM理念的“初中物理家庭創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)涵及意義的探析[J].文理導(dǎo)航，2020（35）：47-48.

[3] 史漢軍.STEAM理念下初中物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)——以“做功改變物體的內(nèi)能”實(shí)驗(yàn)為例[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2023，40（6）：46-48.

[4] 岳志兵.STEAM教育理念下高中物理培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維探討[J].今天，2023（5）：0155-0157.

[5] 黃衛(wèi)琴.探討初中物理家庭創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)的有效實(shí)施策略[J].中國(guó)科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)科研，2023（11）：0156-0159.

[6] 趙忠文.“STEAM+”理念下高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)校本課程的開(kāi)發(fā)實(shí)踐研究[J].學(xué)周刊，2021（32）：33-34.