STEAM教育理念下的高中物理教學(xué)策略

摘要：為提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，相關(guān)教學(xué)工作者應(yīng)積極在教學(xué)過(guò)程中貫徹STEAM教育理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，注重引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐來(lái)提升個(gè)人素養(yǎng)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成探究意識(shí)，提高探究能力.文章將探討STEAM教育理念下的高中物理教學(xué)策略，為相關(guān)教育者提供參考.

關(guān)鍵詞：STEAM；高中物理；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2025）09-0086-03

物理學(xué)科是高中階段的一門(mén)重要課程，也是當(dāng)前新課改的重要內(nèi)容.伴隨著STEAM教育理念在當(dāng)前教學(xué)體系中的不斷滲透，高中物理學(xué)科也可以同其他學(xué)科知識(shí)相融合.多學(xué)科融合使物理的實(shí)踐性變強(qiáng)，學(xué)生能夠在參與實(shí)踐的過(guò)程中提升物理學(xué)科素養(yǎng)，并在物理這門(mén)學(xué)科上取得理想成績(jī)[1].

1基于STEAM理念的高中物理教學(xué)意義

1.1提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力

物理學(xué)科是高中階段理科學(xué)生的一門(mén)必修課程，學(xué)生若只注重積累知識(shí)，而不注重應(yīng)用，就無(wú)法真正理解與掌握物理知識(shí)，也無(wú)法保持頭腦和思維的靈活性.受STEAM教育理念的影響，高中物理教師愈發(fā)重視將教學(xué)同其他學(xué)科“聯(lián)動(dòng)”，不僅豐富了教學(xué)的內(nèi)容，也使學(xué)生能夠接觸到更多綜合型的題目，學(xué)生在完成題目的過(guò)程中夯實(shí)基礎(chǔ)，并通過(guò)親身參與實(shí)踐來(lái)提升自己解決問(wèn)題的能力，真正將物理知識(shí)內(nèi)化于心.

1.2提高物理教學(xué)效率

為保障高中物理教學(xué)的效率，教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中深入貫徹STEAM教育理念，并在了解高中物理的特性和規(guī)律的前提下為學(xué)生設(shè)計(jì)最佳的學(xué)習(xí)方案.學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下試著主動(dòng)用知識(shí)解決問(wèn)題，他們能夠跳出教材的思維限制，立足真實(shí)的問(wèn)題情境，用個(gè)人的認(rèn)知習(xí)慣和掌握的現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題，在解題過(guò)程中逐漸形成物理思維，并養(yǎng)成了良好的解題能力和學(xué)習(xí)能力，也使教師的教學(xué)效率顯著提升[2].

2STEAM教育理念下的高中物理教學(xué)策略

2.1結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建構(gòu)問(wèn)題引導(dǎo)教學(xué)模式

在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)用了創(chuàng)新、高效的教學(xué)模式，即問(wèn)題引導(dǎo)法.學(xué)生可以在教師的悉心指導(dǎo)下，不斷探索及深度思考實(shí)驗(yàn)背后的復(fù)雜原理，這不僅使學(xué)生的理解能力有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，還為學(xué)生的整體素質(zhì)提升，創(chuàng)造了優(yōu)良的環(huán)境[3].基于STEAM教育理念的物理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題引導(dǎo)教學(xué)模式，教師可在實(shí)驗(yàn)未啟動(dòng)前預(yù)先設(shè)疑，引導(dǎo)學(xué)生以銳利的觀察力洞察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，逐漸積累較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有助于拓展學(xué)生思維.

例如，在“科學(xué)驗(yàn)證：機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師可基于STEAM教育理念設(shè)計(jì)一系列導(dǎo)學(xué)問(wèn)題.首先，從物理學(xué)的角度，教師可以提問(wèn)：機(jī)械能守恒的條件是什么？在只有重力做功的情況下，物體的機(jī)械能是否保持恒定？然后，從技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作層面，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：如何正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶等實(shí)驗(yàn)器材？在操作過(guò)程中，我們應(yīng)該注意哪些技術(shù)問(wèn)題？此外，教師還可以從數(shù)學(xué)學(xué)科問(wèn)題的角度提出更富挑戰(zhàn)性的問(wèn)題：為了測(cè)量各點(diǎn)間的距離并計(jì)算小車的速度和加速度，我們應(yīng)該選擇哪個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理？這些問(wèn)題不僅考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ插憻捔似浣鉀Q問(wèn)題的能力.

2.2構(gòu)建知識(shí)體系，建構(gòu)任務(wù)探究教學(xué)模式

在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，當(dāng)問(wèn)題的引導(dǎo)構(gòu)建環(huán)節(jié)完成后，教師需要精心策劃展開(kāi)新的教學(xué)，圍繞所揭示的核心概念內(nèi)容建立系統(tǒng)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)體系.體系構(gòu)建中，教師需巧妙設(shè)計(jì)一系列層次分明的任務(wù)活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，激發(fā)其探索精神.

比如，在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師可圍繞“探究影響不同質(zhì)量物體下降速度的因素”這一問(wèn)題進(jìn)行討論.在探究過(guò)程中，教師設(shè)計(jì)問(wèn)題：紙片和鐵片哪個(gè)物體下降速度快？學(xué)生圍繞此問(wèn)題進(jìn)行猜想，并提出疑問(wèn)：物體的質(zhì)量是否會(huì)影響到物體的下降速度？為驗(yàn)證自己的猜想，學(xué)生使用身邊的實(shí)驗(yàn)材料，并在教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行了三組有趣的實(shí)驗(yàn).如下所示：

實(shí)驗(yàn)1：對(duì)比A4紙和小紙片在同一高度同時(shí)釋放后的下降時(shí)間.

實(shí)驗(yàn)2：對(duì)比平整的A4紙與揉成紙團(tuán)后的A4紙?jiān)谕桓叨韧瑫r(shí)釋放后的下降時(shí)間.

實(shí)驗(yàn)3：仔細(xì)觀察小紙片揉成的紙團(tuán)與實(shí)驗(yàn)2中的A4紙揉成的紙團(tuán)在同一高度釋放后的下落情況.

學(xué)生通過(guò)觀察得出結(jié)論，物體質(zhì)量可能不直接影響其下降速度，而空氣阻力可能是關(guān)鍵因素.這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師采用了極具生活化的實(shí)例及自由落體運(yùn)動(dòng)的概念，構(gòu)建問(wèn)題并引導(dǎo)學(xué)生積極探究.在解答問(wèn)題的過(guò)程中，教師進(jìn)一步提出新問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入研究.

經(jīng)過(guò)先前實(shí)驗(yàn)，學(xué)生提出了新疑問(wèn)：怎么做才能使物體在自由落體時(shí)不受到空氣阻力，那么結(jié)果會(huì)發(fā)生變化嗎？基于這一問(wèn)題，教師安排了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：一是牛頓管實(shí)驗(yàn)，二是借助多媒體課件展示美國(guó)航空航天局的實(shí)驗(yàn)，旨在觀察在無(wú)空氣干擾的環(huán)境下物體下落的速度，從而驗(yàn)證學(xué)生的疑惑.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生觀察、歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)一步推斷實(shí)驗(yàn)結(jié)論.當(dāng)學(xué)生完成觀察后，教師再拋出一個(gè)新的問(wèn)題：將牛頓管與美國(guó)宇航局（NASA）的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，以探究自由下落的特征.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，真空狀態(tài)中，物體運(yùn)動(dòng)是不受阻力的，所以作用于其上面的力也就不會(huì)消失，因此物體在理想真空狀態(tài)是會(huì)一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)的.教師再根據(jù)學(xué)生的猜想，提出如何驗(yàn)證與牛頓管中物體所做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng).學(xué)生建議使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的方式進(jìn)行驗(yàn)證.此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與思考，引發(fā)學(xué)生深入反思如何正確使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維，提升了學(xué)生的技術(shù)能力和工程素養(yǎng).

2.3關(guān)注實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)散

為了充分激發(fā)學(xué)生在高中物理課堂中的學(xué)習(xí)興趣，挖掘其潛能，滿足其實(shí)際發(fā)展需求，實(shí)踐活動(dòng)顯得至關(guān)重要.教師通過(guò)設(shè)計(jì)多樣化、跨學(xué)科的實(shí)踐活動(dòng)，能夠促進(jìn)學(xué)生更深入地思考，幫助學(xué)生從多角度理解和探索物理現(xiàn)象，體會(huì)物理知識(shí)的演變與發(fā)展.特別是在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，教師需要設(shè)計(jì)出更具綜合性和實(shí)用性的實(shí)踐活動(dòng)方案，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科相關(guān)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生親身體驗(yàn)物理知識(shí)在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的應(yīng)用，進(jìn)而提升其解決實(shí)際問(wèn)題的能力，確保教育目標(biāo)的順利達(dá)成.

以“電流”相關(guān)知識(shí)為例，很多學(xué)生能理解日常生活中常用的電路，但對(duì)其中所包含的物理知識(shí)了解甚少.如部分學(xué)生不明白為什么會(huì)有電流，也不知道怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的電流.因此，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生自己做一個(gè)水果電池，用銅片、鋅片作電極，插入一個(gè)水果（橙子）制成水果電池，與電子鐘連接，電子鐘開(kāi)始工作，觀察電子鐘表的工作狀態(tài).在此活動(dòng)中，教師可以讓學(xué)生想一想：（1）這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？（2）如何確定電流的流向，進(jìn)而確定電源的正負(fù)極？

學(xué)生甲嘗試用LED燈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣連接，都無(wú)法點(diǎn)亮LED燈，學(xué)生甲通過(guò)思考，想到可能是由于電源電流不足，二極管無(wú)法正常工作.鑒于此，學(xué)生甲決定大膽嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法，取來(lái)更多的水果電池，并將其進(jìn)行正確的串聯(lián)操作后，分別連接到二極管的兩側(cè)，驚奇地發(fā)現(xiàn)當(dāng)銅片連接到二極管正極時(shí)，二極管瞬間閃現(xiàn)光芒，由此可以確認(rèn)銅片是正極.

學(xué)生乙試著用電流表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即便使用最小量程，電流也沒(méi)有反應(yīng).學(xué)生乙認(rèn)為可能是工作電流太小了，改用靈敏電流計(jì)后，指針才會(huì)發(fā)生偏移，由此確定電源的正、負(fù)電極.

學(xué)生丙試著用電壓表，根據(jù)電壓表指針偏轉(zhuǎn)的方向，確定銅片就是正極.另外，學(xué)生丙在制作水果電池時(shí)會(huì)思考是否能用不同的水果或蔬菜再次嘗試這個(gè)活動(dòng)，比如檸檬、酸橙、蘋(píng)果和胡蘿卜等，思考不同水果或蔬菜制作的水果電池是否存在差異，以及產(chǎn)生差異的原因是什么.活動(dòng)結(jié)束時(shí)，教師讓學(xué)生使用萬(wàn)用表來(lái)比較幾種不同水果的電流以及水果的總使用量，并畫(huà)出結(jié)果的圖表.這種綜合性的實(shí)踐活動(dòng)，既能讓學(xué)生真正理解電流的相關(guān)知識(shí)，還能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍，充分發(fā)揮STEAM教育理念優(yōu)勢(shì)，提升教學(xué)質(zhì)量.

2.4重視講解例題，為學(xué)生帶來(lái)良好啟發(fā)

例如，高中物理涉及很多關(guān)于“平拋運(yùn)動(dòng)”的習(xí)題，教師在講完基礎(chǔ)知識(shí)后為學(xué)生展示例題，要求學(xué)生使用所學(xué)知識(shí)分析解題方法，并作答.例題的內(nèi)容是自行設(shè)計(jì)一款智能型投籃機(jī)器人，要求機(jī)器人能夠做到將籃球以與水平方向成45°夾角的方式將籃球拋出，且能夠剛好落到前方10m處的筐中.若空氣阻力為0，那么籃球應(yīng)保持多大的拋出速率？為幫助學(xué)生更快解決本題，教師向?qū)W生提出幾個(gè)引導(dǎo)性問(wèn)題來(lái)啟發(fā)學(xué)生：（1）你認(rèn)為拋出的籃球在做哪種運(yùn)動(dòng)？（2）站在籃球投出時(shí)的角度，你能否找出水平速度和豎直速度之間的關(guān)系呢？（3）若已知投手的出手點(diǎn)與籃筐保持水平，你能得到什么信息？（4）該題目能帶給你哪些收獲？

通過(guò)學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)，學(xué)生深受啟發(fā)，了解到在平拋中，物體的水平方向和豎直方向是相互獨(dú)立的，但具有時(shí)間上的關(guān)聯(lián).籃球是斜拋的，但是在解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，可以從平拋運(yùn)動(dòng)的角度去尋找突破口.通過(guò)對(duì)籃球拋出的速度的分析可知，投擲后的籃球在垂直和水平兩個(gè)方向上的速度是相同的.由于籃球的拋出點(diǎn)和籃筐處于同一水平線上，可以得出球從出發(fā)點(diǎn)到最高點(diǎn)所需的時(shí)間和從最高點(diǎn)落到筐內(nèi)的時(shí)間是一樣的.如假設(shè)籃球水平、豎直方向的速率是v0，拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的高度為h，出手點(diǎn)和籃筐的水平距離為x，籃球達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間為t，則：h=12gt2，12x=v0t，v0=gt，解得v0=52m/s，則籃球拋出時(shí)的速率v=v0cos45°=10m/s.

通過(guò)將STEAM教育理念滲透到例題講解和分析的過(guò)程中，學(xué)生能夠準(zhǔn)確找出物理知識(shí)與技術(shù)知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，拓寬了解題渠道，學(xué)生更多關(guān)注“技術(shù)”知識(shí)，能夠在解題和參與項(xiàng)目的過(guò)程中提高自身的物理素養(yǎng).

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，STEAM教育理念頗受教學(xué)工作者的推崇，高中物理教師應(yīng)充分了解STEAM教育理念，并掌握如何將該理念同實(shí)際教學(xué)相融合，做好教學(xué)設(shè)計(jì)工作，促進(jìn)理念同教學(xué)活動(dòng)的有效整合.在STEAM教育理念的影響之下，學(xué)生的物理知識(shí)進(jìn)一步得到鞏固強(qiáng)化，同時(shí)也學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，其解題能力和知識(shí)應(yīng)用能力會(huì)有質(zhì)的提升.

參考文獻(xiàn)：

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[2]林德棋.如何在高中物理課堂融入STEAM教育[J].數(shù)理化解題研究，2023（21）：62-64.

[3]彭志國(guó).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[J].新教育時(shí)代電子雜志（學(xué)生版），2022（22）：161-163.

［責(zé)任編輯：李璟］

收稿日期：2024-12-25

作者簡(jiǎn)介：張維榕，從事高中物理教學(xué)研究.