基于STEAM理念的初中物理家庭实验教学研究

陈峥嵘

摘 要：初中物理教学方式不仅能够影响学生的实际学习效果，还能够决定学生是否对物理学科感兴趣。为提升课堂教学效率，提高学生对物理学习的兴趣，文章就基于STEAM理念的初中物理家庭实验进行了探究，简单阐述了该理念的意义与作用，并详细分析了初中物理家庭实验效果的提升策略，旨在为相关教育工作者提供参考。

关键词：STEAM理念;初中物理教学;家庭实验

课题项目：本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“基于STEAM理念的‘初中物理家庭创新实验’研究”（C-b/2020/02/31）的阶段性研究成果。

引 言

随着社会的不断发展以及教学水平的不断提升，现代化教学的方式和方法发生了一定的变化，为使学生的物理水平得到有效提升，教师应熟练使用物理家庭实验的方式来进行教学。教师应坚持STEAM理念，调整教学方式，提升物理课堂的教学效率，充分利用不同的资源和工具，使学生的学习更加轻松，激发学生对物理学科的学习兴趣。

一、基于STEAM理念开展家庭实验对初中物理教学的意义与作用

STEAM理念是一种新型的教育理念，其将科学、技术、工程、艺术、数学等多学科进行有机结合，形成具有多元化特征的课程教学方式，通过不同学科之间的融合与交流，使课程满足学生的学习需求。与传统教学理念不同的是，该理念对于综合教学和超学科教学更为重视。在传统的教学过程中，教师往往通过单一的方式进行学科教学，教学过程中不会利用其他学科的相关技术，这使得学生对该学科知识的掌握情况一般，最终的运用效果也相对较差。为使整体教学效果得到提升，教师应将STEAM理念融入课程教学过程，利用多学科知识，将初中物理的知识以较为综合的方式展现出来，让学生在掌握物理学科知识的同时，加深对多学科综合知识的掌握，进而提升学生的综合实力。

STEAM理念下的物理家庭实验，即结合学生在学校学习的物理相关知识以及生活中的一些常识，利用家庭中常见的工具和器材进行物理实验探究。在这一过程中，学生不仅要有扎实的物理学科知识和技能基础，还要对生活中事物的物理性质、材料特性、制作工艺等有一定的了解，因为物理家庭实验甚至可能涉及工程力学、数学计算等跨学科知识。可以说，初中物理家庭实验，能够很好地跨学科指导学生的学习，培养、发展学生的综合能力[1]。

二、提升STEAM理念下初中物理家庭实验的具体策略

（一）提升学生对物理实验的兴趣

学生对物理实验的兴趣对物理教学效果有着较大的影响。在以往的教学过程中，教师往往通过语言讲解或使用幻灯片等多媒体设备进行演示，学生无法真实地接触实验，导致学生对物理实验的兴趣被抑制，从而对物理知识的理解和吸收程度较为有限，影响整体教学效果。在STEAM理念下，教师使用初中物理家庭实验教学方法为学生选定课题，通过将物理知识与其他知识进行结合，激发学生对相关实验和知识的好奇心，鼓励学生在生活中寻找合适的实验器材，根据题目来开展实验[2]。在独立实验的过程中，使学生的好奇心被满足，同时也能获得强烈的成就感，使其对物理实验的兴趣变得更加浓厚，进而提升整体的学习效果，提高对物理知识的掌握程度。

例如，在“物质的三态 温度的测量”一课中，学生需要观察不同状态的水，并尝试测量液体的温度，要学会使用温度计，将物理知识与生活知识进行结合，提高学习效率。教师在设置课题时，应调整实验的内容，使其更能吸引学生，同时让学生在实验的过程中学会正确使用温度计。如教师可以询问学生：“同学们，你们都喜欢喝什么饮料？”学生可能回答出五花八门的饮料种类，教师可以继续提问：“不同温度下的饮料口感是否会有变化？”教师可以让学生回家后分别测试自己喜欢的饮料如牛奶、可乐等在不同温度下的口感变化。相比于普通测量温度的实验，该课题更具趣味性，能够吸引学生来进行实驗探究。在布置完题目后，教师要求学生按照标准的实验过程，在家中或课下进行实验，并对实验结果进行分析总结，形成实验报告。

（二）引导学生独立思考物理问题

在教学过程中，教师不仅要教授专业的物理知识，更重要的是教会学生学习和思考的方式，使其学会独立思考相关物理问题。在STEAM理念下，教师要想提升学生的思考能力，就要合理利用不同学科的知识来加强对学生的引导，使其能够顺利进行思考，提升自身的学习能力[3]。教师要设计相应的物理家庭实验课题，鼓励学生自己设计实验方案，自己准备相应的实验工具，通过创新和创造，完善相应的实验步骤，完成物理实验，并对实验的结果进行记录和分析，得到相应的实验报告。学生在对整个实验过程进行思考和分析的过程中，能够有效地提升自身的思考能力。

例如，在“物体的质量”一课中，学生要学会测量物体的质量。教师根据教材中的实验，为学生设计新的课题“自己制作简易天平，并测量不同形状的同一物质，其质量是否发生变化”。学生接触到课题后，需要思考几个难点。首先，思考应使用哪种物体来进行实验，才能保证其在变换形状的过程中，不会受外界的影响。学生可以使用橡皮泥捏出不同形状来测量，也可以测量冰块及其熔化后的水的质量，通过思考来选择合适的物体，提高实验的实际效果。其次，制作简易天平。在制作时，学生要思考如何保证两侧的平衡，以及砝码的重量怎样估算等。学生可以使用筷子、塑料瓶、纸杯以及毛线等家中常见的物品来制作简易天平，使用有明确质量的糖果或者橡皮等来作为砝码测量和比较。最后，分析和总结实验。物理实验较为简单，但实验报告的撰写较为复杂，学生要对实验过程和结果进行分析和总结。实验报告有利于学生对自己的实验思维进行归纳和调整，使思路更加清晰。

（三）加强针对性教学和实验布置

STEAM教育理念要求结合不同学科知识和实验等进行教育，培养综合型人才，这就要求教师对学生的教育更加多样化，并且具有较强的针对性。教师在教学时，要根据学生的实际情况设置不同的实验课题，通过合理的方式对学生进行引导，使学生能够循序渐进地学习相应的物理知识，提高对物理知识的掌握效果。因为学生个人的天赋以及兴趣不同，所以他们感兴趣的实验教学内容也是不同的，如果学生能够参加自己比较感兴趣的实验，那么将会在很大程度上调动学生深入探究实验的积极性，这样，学生能在实验过程中学习到更多的知识，教师也能更好地通过课题实验教学引导学生进行知识的自主探究。教师应因根据不同学生的特点来选择恰当的教学方式，有针对性地进行指导和教育，使学生能够更好地掌握学习内容。

例如，在“杠杆”一课的学习中，学生要通过实验对杠杆的平衡条件进行探究。针对不同学生的学习特点，教师可以为他们设置不同难度的实验课题。教师可以将实验课题分为两个层次：基础层次中，学生按照教材的提示，自制简易杠杆，探究其中的平衡条件，探究其平衡状态与哪些因素有关。进阶层次中，教师可以将课题进行拓展或深化，让学生分析不同因素对杠杆平衡的影响效果，并通过的计算，探究怎样能够使杠杆实现省力的效果。从兴趣引导的角度出发，教师可以安排不同内容的家庭实验让学生选择性地进行探究学习。如让学生利用家中老式的杆秤进行称量，通过选择不同秤砣称同一物体，探究杠杆平衡条件中，力和力臂之间的关系。如果家中没有老式的杆秤，教师可以让学生选择制作简易天平，还可以布置利用筷子和电子秤配合，制作小型杆秤的实验探究课题。无论哪个实验课题，学生都需要充分利用有关杠杆平衡条件的相关知识，通过力和力臂的计算，更好地理解杆秤的工作原理，通过深入探究杆秤称量物体的实践操作，更加深入地了解杠杆的平衡概念。教师要从动手实践、实验验证以及实践运用等多个角度进行家庭实验的设计，以更好地满足学生不同的学习和探究需求，让学生自由选择感兴趣的实验课题，提升家庭实验教学的效果。

（四）打破学科界限，提升学习物理水平

在物理教学中，教师应通过家庭实验来提升学生对物理知识的学习能力、创新能力，因为其关系到学生后续的发展，因此，教师应进行合理的引导。传统物理教学中，教师只是简单地进行专业知识教学，学生需要背诵概念、公式和计算方法，大量地做题、背题，这样的物理教学缺乏创新性，使得学生的学习能力和综合实力无法得到有效提升，制约了学生综合素质的发展。在STEAM理念下，教师应鼓励学生通过实验来进行物理知识学习，结合学科知识进行实验，并对实验过程进行分析和总结，充分了解实验知识和内容，从而提升自身的综合实力。如在“电流的磁场”一课中，学生要对通电螺线管磁性强弱情况及影响因素进行分析，在实验的过程中，学生可以利用四氧化三铁和三氧化二铁等化学材料。生活中常见的含有四氧化三铁的物品有磁带、吸铁石等，含有三氧化二铁的物品有红色颜料、部分干燥剂等。学生利用通电螺线管对实验物质进行吸引，能够辨别哪种为有磁性的四氧化三铁，哪种为无磁性的三氧化二铁。在传统的实验过程中，学生的注意力较难集中，而在开展家庭实验的过程中，通过眼、手、脑之间的配合，以及跨学科的学习，学生的思维不断拓展，注意力高度集中，实现了对自身能力的培养。在实验完成后，学生可向其他学生分享自己的实验过程和创作思路，丰富知识储备，使其思维能够得到一定的拓展，进而得到有效的发散。

（五）利用项目教学法，优化实验教学效果

项目教学法即将为学生创设具体的知识运用情境，充分利用学生的主动性以及创造性，让学生能够相互协作完成学习探究任务。在以往的物理实验教学中，教师指导学生参与的实验大都是验证性实验，也就是先教给学生理论知识，通过理论知识推断实验现象以及实验结果，最后，学生通过实验验证理论知识的正确性。这种实验教学不符合STEAM理念，并且对学生的实验探究能力以及物理思维能力的培养效果都会大打折扣。项目教学法就是要让学生组成项目小组，以某一主题或者探究内容为引导，自主进行实验的设计、实施、总结等活动，更好地发展学生的自主学习和探究能力，更好地锻炼学生的动手实践能力以及思维能力。项目教学法和初中物理家庭实验教学能够完美地结合。在通常情况下，学生独自完成物理实验任务的难度较大，尤其是初中阶段的学生接触到的物理知识较为浅显，在实验探究方面的知识和方法掌握也不够，独自完成实验探究难免会出现很大的疏漏，同时也无法保证实验探究的效率。更重要的是，物理实验本身就是团队性工作，一个人的能力有限，但是如果多人一起围绕实验探究项目展开合作，就能够起到很好的互相促进作用，让学生的思维在协作的过程中，碰撞出灵感的火花，同时也能学会更加完整和严谨地设计以及开展生活物理实验。并且，在多人小组合作共同完成实验项目的过程中，组员之间也会起到一定的监督和促进作用，避免学生自己开展生活实验时，因随意和怠惰，影响教学质量。

在运用项目教学法时，首先教师要合理安排项目小组，将学生按照实际学习情况进行分组，综合考虑学生及其在课堂学习过程中的态度和表现。这样一方面能够保障学生在课下快速集合并进行实验探究，另一方面则是小组内既有学优生，也有学困生，他们能够通过互相帮助、互相带动，提升整个项目小组的学习效率。其次，要做好物理家庭实验项目的设计，教师可以根据学生的生活实际以及课堂教学内容，设计合理、有趣的物理家庭实验探究项目。例如，在教学物体密度相关知识的时候，教师就可以设计研究家庭生活中常见小物件密度的实验项目，让学生根据密度公式ρ=m/V自行展开家庭实验的设计、计划、实施以及记录总结等实验探究过程。教师可让学生组成项目小组，选择合适的生活物品，合作讨论并设计合理的密度测量方案，展开实验探究学习。最后，在运用开项目教学法时，教师应要求学生做好实验计划书和实验记录。在物理实验中，实验现象、数据的观察和记录，是分析、研究实验结果的重要参考依据，也是实验探究的重点。教师要培养学生严谨科学的实验态度，发展学生的科学观念。

结 语

为提升学生的学习效果，教师应在STEAM理念下，综合多学科的知识，设计初中家庭实验课题，鼓励和引导学生对物理实验进行设计和实施，在充分的锻炼下提升学生的动手和动脑能力，不断强化其思维综合能力，使学生成为综合发展的新一代学生。

[参考文献]

[1]詹友琳.基于STEAM教育理念的初中物理课程创新与案例设计研究[J].中学课程资源，2019（5）：56-57.

[2]梁喆.融合STEAM理念的初中物理实验生活化教学——以“光的折射”為例[J].中小学数字化教学，2020（2）：29-31.

[3]王健源.试论从物理学科教育走向STEAM融合教育——中学物理教学的创新之道[J].黑河教育，2020（2）：20-21.