基于STEAM理念的初中物理课程设计研究

杨瑞雄

摘 要：在初中整体教育教学质量稳定提升、教育环境愈发完善的形势下，初中物理教学逐步进入新的发展阶段，在原有的教学核心基础上，促进学生以学科知识内容为核心，实现全面发展，STEAM理念在其中尤为关键。以此为背景，探究初中物理课程在STEAM理念下的设计方案，为优化整体课程教学设计、提升课程教学质量提供一定参考依据。

关键词：STEAM理念;初中物理;课程设计

STEAM理念侧重提供多元化场景内容，创新思维延伸方向和新型问题体系，促使学生在课堂学习过程中能够及时以课程内容为中心，灵活运用课程知识内容构建新的知识体系，综合分析思考生活中的各类问题。而初中物理作为学生初步接触学习系统物理知识概念，建立基本物理研究思维框架的重要学科，其在STEAM理念下的教学设计内容，是初中物理能否顺利过渡到下一教学发展阶段的关键。

一、STEAM基本教育理念

在实际教学中，STEAM教育理念侧重培养学生的知识应用能力与创新能力，通过将课堂教学内容进行有效延伸与扩展，帮助学生突破自身思维局限，并将其作为课堂学习主体，教师则侧重发挥自身引导与组织作用。受此影响，初中物理课程设计必须改变以往单一的知识传导维度，并基于学生实际学习情况，以全面发展为主要教学宗旨，综合审视STEAM理念对课程教学设计提出的要求，进而构建STEAM理念与原有教学结构内容的有机联系，实现课程教学创新，为学生提供良好的学习、发展环境。

二、STEAM理念下的初中物理课程改革模式

1.科学验证

在STEAM理念下，初中物理课程设计内容应改变以往直接灌输知识内容的形式，令学生通过自主验证分析，构建原有物理知识结构与新的课程知识内容的联系，以此促使其顺利完成知识迁移，并培养探究精神与科学思维[1]。因此，初中物理课程设计应给予学生相应的学习发展空间，令其在明确问题内容的基础上，自主思考设计相应方案，并通过探讨交流对方案内容进行全面评估分析，在达到一定标准后实施，最终通过实际验证得出相应结论。

2.深入探究

与传统物理课程教学设计中固定的问题提出方式不同，基于STEAM理念的初中物理课程设计更倾向于让学生自主应用课程知识内容探究发现问题，并通过汇集整理相应资料信息，对相应问题进行深入探究分析，利用获取的知识对探究问题进行解释，形成自己的物理学习成果。

3.鼓励创新

基于STEAM理念对初中物理整体教学转型升级的教学要求，培养学生的创新思维能力是初中物理课程设计的重点。因此，在新的课程设计内容中，基于创新意识培养的情境内容与创新思维延伸环节应占据更大的教学比重。教师在新的课程教学设计中，应综合考虑課程内容在STEAM理念的延伸途径，以此鼓励学生摆脱单一的物理思维，通过整合各学科知识内容，自主思考分析，实现思考创新。

三、STEAM理念下的初中物理课程教学设计

1.强化实验探究功能

在STEAM理念下，初中物理实验教学被赋予了更多的教学功能，教师应改变传统教学模式中物理实验设计环节学生被动依照教师设计内容进行实验探究的局面，通过令其自主思考分析实现深入探究[2]。例如，在“科学探究：凸透镜成像”的课时教学中，教师应将课程教学目标“帮助学生理解凸透镜成像的规律”与STEAM教育理念进行有机结合，令其通过自主研究思考，真正将课时科学实验探究内容转化为自主思考内容，进而实现深入探究、丰富实验探究目的。教师可利用多媒体课件与微视频，将不同凸透镜成像内容与形式在生活中的体现展示给学生，以此令其通过直观观察思考，在不同成像内容的驱动下生成相应认知障碍，进而结合凸透镜的成像内容，产生具体的问题，如，如何找到凸透镜焦距？凸透镜成像的影响因素有哪些？在此基础上，教师应及时引导学生针对观察生成的各类问题，调动自身的物理知识结构，结合教师提供的各项实验器材，逐步形成相对完整的实验探究方案，包括实验探究问题、实验设计思路、实验器材使用步骤以及实验探究顺序等，并以小组为单位进行探讨交流，分析自主设计的实验探究方案的全面性与科学性。在此过程中，教师应积极发挥自身引导作用，渗透比较法、观察法、讨论法等，引导学生从实验探究角度对凸透镜成像规律及其探究过程进行思考，并结合自身实验探究方案，利用现有的实验器材（蜡烛、凸透镜、光具座、光屏等）开展实验探究活动，逐渐掌握凸透镜成像的规律，得出相应结论。相较于传统物理实验教学模式，基于STEAM理念的课程教学设计更有利于教师驱动学生进行自主思考探究，延伸物理思维，并在自主设计实验方案与实验验证的过程中，真正将实验探究内容转化为自身物理知识内容，在加深其知识印象的同时，也便于教师渗透物理探究思想，促使其结合该实验中的数据收集与分析过程，将物理知识内容与数学知识内容相结合，实现跨学科思考应用，凸显基于STEAM理念的物理课程教学的先进性。

2.有效挖掘问题

问题的挖掘与思考，是初中物理教学设计中的重要内容，也是STEAM教育理念与新型物理课程教学设计契合的关键。因此，教师在新的课程教学设计体系当中，应积极引导学生通过自主思考发现问题，并通过引入项目教学法或增加项目教学法的比重，驱动学生在发现问题后深入挖掘问题内容，并灵活运用课程知识解决[3]。例如，在“物体的内能”的课时教学中，教师可利用微视频引入生活情境“为喝到温度适宜的水，将温度较高的热水与较低的水进行混合”，以此引导学生对冷水与热水的能量变化进行思考，建立简单的“热传递”知识概念雏形，并在认知障碍的影响下，生成相应问题：温度与该能量有什么关系？能量传递的过程中，物体具体变化？在此基础上，教师应将学生按照物理学习认知水平与性格特点划分为各个学习小组，令其结合问题内容生成本组的项目研究主题，并通过具体分工，自主收集整理相应资料信息，通过合作探究逐步完成实验探究任务，并在各类资料信息的指导下，通过自学与项目探究过程，针对自己生成的问题进行深入思考探究，从知识理论与简单的项目实验探究角度出发，理解内能的物理知识概念，并对热传递过程中物体内能的变化建立相对完整的认知。在课堂中，教师可令各个小组针对本组的项目探究主题进行小组学习汇报，包括本组在项目探究过程中由基本问题衍生出的各类物理问题，如，内能的本质是什么？影响物体内能的影响因素是哪些？等等，以及本组项目研究思路与实际探究过程，以此完成项目探究成果展示环节。相较于传统初中物理课程设计，项目学习模式的合理应用无疑能够为学生提供完整的问题探究环境，而非依照教师设计好的问题探究思路逐步完成思维延伸，这在一定程度上降低了思维固化的教学风险[4]。同时，在项目探究过程中，学生在收集整理并应用相应资料信息时，可充分发挥自主思考能力，利用不同学科内容构建完整的物理探究过程，培养学生问题意识与探究能力，有效挖掘问题在STEAM理念下的新型物理课程设计中的作用。同时，通过小组学习汇报活动，学生可通过思考分析其他小组的发言内容，从不同角度审视物体的内能及其变化过程，拓宽自身物理思维视野，而教师也可借助小组学习汇报内容，掌握学生在课程学习中的实际学习情况，便于其通过后续教学调整帮助学生将项目探究学习内容有效转化为课程知识内容，完成课堂教学任务的同时，巩固新型物理课程设计成果。

3.鼓励思维创新

创新型人才已经成为当下高中教育的首要教育培养目标，因此，在STEAM理念下，教师在设计新的课程教学内容时，应注重将创新意识与思维培养目标渗透其中。例如，在“科学探究：怎样产生感应电流”的课时教学中，针对以往学生被动接收知识信息的模式下，无法深刻理解电动机与发电机工作原理的现象，教师可利用微课视频，令学生在课前预先学习掌握感应电流产生的基本条件与电磁感应现象，鼓励学生结合微课视频内容与以往所学的电学知识，尝试自主设计感应电流实验方案，包括实验器材与实验步骤，以此在正式课程教学设计中，在教师的指导下，从教师提供的各类实验器材中选出相应实验设备，尝试创新实验内容，并结合实验验证过程深入思考感应电流的产生条件与相应实验研究方法，如借助小电动机、串联灵敏电流表、开关等，通过改变线圈位置，探究感应电流在实物中的产生条件，也可借助下图所示的实验设备组合方式，通过探究导体在磁场中的运动与电流表指针变化的关系得出相应结论。在此基础上，教师可令学生完成课堂创新实验探究，通过结合教师后续讲解内容与自身对发电机等基础模型的认知，在家长的协助下尝试制作简单的电器模型，以此将课堂学习内容进行有效延伸，并借此鼓励学生进行创新实验，使其在实验过程中进一步思考课堂教学内容，并将其有效应用到生活当中，凸显STEAM理念在新型物理课程设计中的地位。这在提升学生物理学习认知水平的同时，也能令其通过自制简易发电机，强化其物理学习兴趣，实现全面学习发展[5]。

综上所述，基于当下教育对初中物理教学的要求，为构建贴合物理教学发展趋势，满足学生实际学习需求的初中物理课堂，教师应重视STEAM理念在课程设计中的落实工作，并结合学生物理学习认知发展规律，以及新的课程教学目标体系，通过强化实验探究功能、挖掘问题、鼓励思维创新，为学生提供兼具多元化与现代化特性的初中物理学习环境，实现全面学习发展，为其日后成长奠定坚实基础。

参考文献：

[1]邵国仙.浅析初中物理实验教学存在的问题与对策[J].科学咨询（教育科研），2020（12）：286.

[2]戴瑞，袁军，方锦江，等.基于STEM教育理念的初中物理光现象实验教学研究：制作“魔幻光影”演示儀[J].物理实验，2020，40（10）：59-63.

[3]李骏.初中物理实验教学中创新思维能力的培养[J].科学咨询（教育科研），2020（10）：297-298.

[4]陈飞云.STEM教育理念下初中物理实验教学初探[J].科技资讯，2020，18（10）：144-145.

[5]罗倩，张皓晶，张雄.STEM教育理念下初中物理实验教学初探：以自制“简易密度计”为例[J].教育科学论坛，2019（22）：48-50.

注：本文系福建省中小学名师名校长培养工程专项课题“Steam理念下初中物理项目式学习校本课程资源的开发与研究”（编号：WLDTR201920）的研究成果。