浅谈高中物理课堂中如何融入STEAM教育

任立福

摘 要：以高考为指挥棒的应试教育模式下的题海战术无疑成了拿高分最有效的教学方式，由此导致学生缺乏创新意识和动手能力。近几年，国家在多个文件中提到提高学生创新能力和实践能力。由此可见，提高学生的创新能力和实践能力显得尤为迫切。随着互联网技术的发展，各类新型的教育手段也应运而生，例如MOOC、创客教育、人工智能、STEM、STEAM等。高中物理老师肩负着培养学生科学素养的重任。以STEAM教育为背景，浅谈在高中物理教学中如何融入STEAM教育。

关键词：STEAM教育;高中物理;创新能力;实践能力

STEAM教育来源于二十世纪八十年代美国提出的STEM教育，它是四个学科的英语首字母。这四个学科是：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学），后来由弗吉尼亚理工大学的Yakman将Art（艺术）加入到了STEM中，形成了现在的STEAM教育。本文将以高中物理为例，浅谈在高中物理教学中如何融入STEAM教育。

一、高中物理課堂中的Science

物理学在众多自然科学中起着排头兵的作用，作为高中物理教师，在提高学生Science认知水平的工作中起着至关重要的作用。现行人教版高中物理课本中对Science的内容都是以科学漫步的形式出现的。这样做的目的是在学生学习完基本的知识之后，通过阅读科学漫步部分中的知识，了解学习的知识是如何应用到科学中的。通过这种学习方式，可以有效提高学生对Science的认识。例如人教版高中物理必修1中有关参考系的内容中呈现了有关全球卫星定位系统（GPS）的内容。

为了提高学生对科学的兴趣，教师在授课时除了对课本中出现的科学漫步进行讲解，还可以采取如下方法提升学生对科学的兴趣。

讲解完某一知识点后，针对本知识点，可以给学生布置课后作业，让学生自己通过互联网或图书馆查阅相关知识中蕴含的科学原理，并在课堂上进行展示和交流。

教师可以对科学漫步中的知识进行拓展，例如以上例子中还可以介绍世界上的四大导航系统：中国的北斗卫星导航系统（BDS）、美国的全球卫星定位系统（GPS）、欧洲的伽利略导航系统（GALILEO）和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）。特别介绍我国自主研发的北斗导航系统，让学生对物理学在科学中的应用有更深层次的认识，也可以感受我国科学工作者在科学发展中所做的贡献。

二、高中物理课堂中的Technology

在人类社会发展的历程中，技术将人从繁重的体力劳动中解放了出来，例如挖掘机、装载机、汽车等。技术离不开物理学，高中物理课本“广角镜”部分的内容中就包含了有关技术。

作为高中老师，我们平时教学中用到的都是3或1系列的选修教材，这两个系列中缺乏的是知识在技术应用方面的相关知识，所以我们平时还需要关注2系列的教材。2系列的教材中有关工程部分的内容较多，可以将其应用到3系列的教学中，这样学生对技术方面的应用就会有新的认识。

除了以上方法之外，物理教师可以在课堂之余开设有关技术方面的兴趣班，例如家电维修。学生亲身经历维修过程，就会更进一步地感受到物理学中的技术。当然，这对物理老师的专业水平要求也比较高，这就需要学生平时加强学习，多参加相关培训，提升技术水平。

三、高中物理课堂中的Engineering

工程技术的发展也离不开物理学的发展，物理学的发展推动了工程技术的进步。例如核能工程和激光工程。教材中在讲解核聚变和裂变有关知识时讲解了核工程方面的利用，例如核电站。通过对这些内容的了解，学生可以感受到物理学在工程学中的应用，从而提升他们对工程的兴趣，同样也会提高他们学习物理的兴趣。

四、高中物理课堂中的Art

大家看到Art（艺术）这个词，似乎跟物理一点也不沾边，其实不然。吉尔伯特曾经出版过一本书《艺术中的物理学》，其中讲解了艺术中蕴含的物理道理。当然这些知识放在高中课堂中显得有些深奥，但在高中物理中也不乏艺术美。例如对称就是一种美，我们在平时的教学中经常会用对称法来解决问题。

德国物理学家魏尔曾经说过：“物理学中一切先验性的陈述都起源于对称性。”例如等量的同种电荷和等量的异种电荷所形成的电场的电场线就有对称性。

北京师范大学教育科学研究所所长闫金铎教授曾经写过一套中学物理思维方法丛书，其中一本讲解的是对称。这本书由浅入深地讲解了对称的概念，然后又讲解了对称在高中物理学中的应用。由此可见，对称美Art在物理学中的重要性。

五、高中物理课堂中的Mathematics

物理离不开数学，物理学的发展同时也促进了数学的发展，物理学中的每一个原理都能通过数学公式表现出来。高考物理考试说明中明确指出高考考查学生的五种能力中其中的一种就是用数学知识解决物理问题的能力。高中物理课堂中用到的数学知识主要有：

矢量的有关运算。

函数最值问题。

微积分的知识。

斜率的知识。

图像问题。

几何知识的应用。

由此可见，高中物理课堂教学中处处离不开数学。学生学好数学为物理服务，同时学好物理也会影响到数学。

综上所述，我们可以在高中物理课堂中融入STEAM教育，通过融入STEAM教育，一方面培养了学生在STEAM中的各学科的能力和水平，另一方面也会反过来影响学生学习物理的兴趣。

参考文献：

[1]赵慧臣，陆晓婷.开展STEAM教育，提高学生创新能力：访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[2]赵慧臣，周昱希，李彦奇，等.跨学科视野下“工匠型”创新人才的培养策略：基于美国STEAM教育活动设计的启示[J].远程教育杂志，2017，35（1）：94-101.

[3]胡卫平，首新，陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（4）：31-39，134.

注：课题项目：2018年度武威市“十三五”教育科学规划课题《民族地区“互联网+”环境下提升高中学生物理学科核心素养的研究》，课题立项号：WW[2018]GH105。

编辑 王彦清