STEAM教育理念融入初中物理教学的实践研究*

2022-11-22张文停

新教育时代电子杂志(学生版) 2022年6期

关键词：本课理念物理

张文停

（三明市沙县区第六中学福建沙县 365500）

引言

现代化教学模式在科技发展的推动下发生了变化，为有效提高学生的物理能力，教师应加大STEAM理念的运用力度，对教学模式予以调整。充分利用多种资源和工具，使学生能够在轻松、快乐的环境中获得更多物理知识，为将来成为高素质、综合型人才奠定基础。

一、STEAM教育理念融入初中物理教学的意义

物理学是一门以数学、实验为主导的科学，经由科学推理与论证，通过构建物理模型而形成相应的理论体系。现阶段，随着科学技术的发展，教育教学中也促进了各专业知识的跨学科融合，使得物理在技术、工程等学科领域发挥出了更大的价值。STEAM是一种新兴教育理念，实现了科学、技术、工程、艺术、数学学科的有机结合，构成了具有多元化特点的教学思想，对于教学手段的创新起到了推动作用，能够充分满足学生的物理学习个性化需要。传统教学模式中，教师通常凭借相对单一的方式开展教学活动，使得学生对于物理知识的掌握情况差强人意。为获得理想的教学成效，教师应有意识地将STEAM理念融入到教学实践中，将物理知识以较为综合的方式呈现给学生，帮助学生在深入理解物理知识的同时，加强对多学科综合知识的掌握，使学生的综合能力得到培养[1]。

我国的科研起步相对较晚，科技人才数量相对较少。STEAM理念的出现契合我国当前的教育格局，能够满足当今社会对于人才提出的较高要求。同时，物理也是初中生认为难度较大的科目，部分学生会在实际学习中产生恐惧心理，容易降低参与教学实践的积极性。STEAM理念的引入是一种全新的尝试，能够让学生克服对物理学习的恐惧心理，引发学生的好奇心，聚焦学生的目光，对于教师提出的问题进行自主思考，培养物理思维能力。还有利于学生的综合素质得到提升，让学生能够立足于激烈的人才竞争中，推动初中教育改革的深化，进而为我国培养更多的科技人才，使我国的现代化发展水平迈上新的台阶。因此，将STEAM教育理念和初中物理教学加以融合具有现实意义。

二、STEAM教育理念融入初中物理教学的原则

1.科学性原则

初中物理教学中应用STEAM理念，首先要遵循科学性的原则。只有符合学生当前认知能力和实际学习状态的教学模式，才能使学生在学习过程中实现理论知识与实践能力的同步提高。STEAM理念指导下的物理教学也是如此，要求教师在教学活动中采用的各种教学手段应当科学合理，这样才能发挥出STEAM理念真正的育人价值，提升学生学习物理的效率和质量，构建起高效课堂[2]。

2.多样性原则

在实际教学中投用STEAM理念，教师应认真研究教学的各个层面，灵活多样、目标明确地进行教学工作。教学手段要多样，教学内容要丰富，应契合于STEAM理念中五大目标的若干项，防止教学流于形式，使STEAM理念达到助推学生健康成长的目的。

3.开放性原则

教师在应用STEAM理念之前，首要任务便是明确自身在课堂教学中的角色定位。要维持教学气氛的活跃，使课堂环境相对开放，不能过多干预学生的活动。做好平衡教学指导量的工作，只在必要的情况下选择适合当时情况的介入方式对学生进行指导，最大程度上保证学生发挥主观能动性，让学生的思维活化，实现自身物理素养的提高[3]。

三、STEAM教育理念融入初中物理教学的实践策略

1.引起学生的兴趣

学生对于物理学习的兴趣，与良好教学效果的获得具有密切关系。传统教学模式下，教师通常使用语言讲解搭配实验操作演示等形式展开教学，尽管对于理论知识学习具有一定的帮助，但学生没有真实接触到实验，会逐渐消磨兴趣，对于理论知识的理解与吸收效果也较为有限，不利于整体教学成效的提升。在STEAM教育理念指导下，教师会更加关注为学生提供动手操作的机会，通过将物理知识与其他学科知识的结合，引发学生对知识自主学习的兴趣，鼓励学生寻找合适的情境，根据教师综合本课内容制定的题目展开知识探究。在实验过程中，能够满足学生的好奇心，从而让学生对于知识学习变得更加主动，保证学生理论知识的掌握程度[4]。

例如，在沪科版九年级第十二章第一节“温度与温度计”教学中，本课教学目标在于，通过理解温度的概念，了解温度计的结构，学会使用温度计测量温度，明晰现实生活中的常见温度。由于本课内容与生活密切相关，教师可考虑引入生活化元素推动实验的开展，再让学生通过实验操作掌握理论知识。在布置课题时，教师需要调整教学内容，在教学设计中引入自主实验，用以吸引学生的目光。本课涉及的实验内容较为简单，为增强实验的开放性，教师可提前做好准备，要求学生回家带来若干罐不同种类的饮料作为课上实验材料。课上阶段中，教师应布置课题：探讨各种饮料在不同温度下发生的口感变化。此项实验需要用到温度计和加热装置，为保证实验的自主性，可选择水浴法加热。实验中为每位同学配备一个装有热水的烧杯、一支温度计、若干大试管、若干吸管，温度计、试管、吸管要事先经过消毒处理。学生可将带来的饮料倒入大试管中，先用温度计测量温度，记录读数和品尝，再将该试管放入烧杯中，继续测量温度，到达一定温度后取出，重复之前的操作。加热后的温度需要教师统一安排，控制好误差范围，比如35至40摄氏度，温度值可设定多个，但不可超过人体能够承受的最大温度值。学生操作后需要将各个读数进行整理，构成实验报告，实验报告可以表格的形式呈现，条目如“饮料类别”“温度”“口感”“备注”。需要注意的是，学生在使用温度计时必然会存在操作上的问题，教师应在学生实验时观察学生的操作，若发现问题要及时予以纠正，记录下学生普遍存在的问题。最后，教师应做好总结，将记录下的问题向学生重点讲解，再分析学生实验报告的情况。这种方式与普通测量温度实验相比更具趣味性，可有效吸引学生参与到实验中，在实践操作之时掌握温度计的使用方法。

2.指导学生独立思考

在教学实践，教师除了要为学生传递物理理论知识以外，更重要的任务是让学生形成正确的学习与思考方式，能够独立思考和解决物理问题。STEAM教育理念应用中，若想切实提高学生自主思考能力，便要加强对学生的启发和引导。通过提出适当的问题，帮助学生顺利思考，提高学生的学习能力。在此期间，教师还可鼓励学生根据提出的问题自主设计实验方案，使实验步骤得到优化，自行对实验结果进行分析。在学生对实验的分析与思考过程中，可形成良好的物理思维模式。

例如，在沪科版八年级第五章第二节“学习使用天平和量筒”中，本课教学重难点是，要求学生能够正确使用天平与量筒测量质量或体积，养成耐心、细心以及爱护实验器具的优良品质。若想进一步增强学生的主体意识，为学生讲解天平和量筒使用规则，可改为让学生阅读说明书，自主学习使用方法，之后再为学生提出研究课题。教师可参照教材中的内容为学生安排新的课题，如“探究不同形状的同一固体，其质量是否会发生变化”与“探究常温下蒸馏水的体积与质量之间的关系”。学生接触到两个课题后会产生思考，首先是要用哪种固体进行第一个实验，确保在形状发生变化时不会受到外界影响。大多数学生通过观察实验室中的材料，都能意识到可选择橡皮泥或冰块。其次是第二课题中体积和质量的测量要在实验报告中选择什么单位，通过实际读数，学生会选择毫升和克作为主要单位。在最后的分析与总结实验步骤中，尽管实验内容简单，但实验报告的书写相对复杂，要求学生要记录好实验过程、读数、结论等。对于学生在实验中出现的错误操作，也可以在实验报告中加以记录，用来指导学生进行“自省”，在今后的实验操作中多加注意。教师可适当对学生的实验报告书写予以指导，辅助学生对物理思维进行归纳和调整，使其思路更加清楚。整个教学过程中，教师始终以观察者、引导者的身份出现，在必要之时为学生提供帮助，真正实现将课堂还给学生。

3.结合小组合作模式

STEAM理念关注学生的理论和实践操作，但个人的能力有限，部分物理实验中单人操作难度相对较大，如果能多人围绕课题进行合作，便能让学生在协同合作中互相探讨，树立团队合作意识，达到互相促进、共同进步的目的，也能让实验内容更加完整、严谨地开展。要求教师为学生创设具体的知识运用情境，通过锻炼学生的创造性与主动性，使学生在相互协作中共同完成知识探究任务。传统教学中大多以验证性实验为主，即先教授学生理论知识，再通过理论知识的运用，推断出实验的现象与结果，再利用实验验证理论知识的正确与否。这种方式与STEAM理念相悖，不利于学生物理思维与探究能力的培养。为此，教师可采用小组合作模式，使知识探究的效率得到显著提升。

例如，在沪科版八年级第四章第一节“光的反射”中，本课要求学生认识光反射的规律，理解反射现象中光路的可逆性，以及入射角、反射角、法线的含义。在实际教学中，教师首先要做好分组工作，参考学生的实际学习情况和学习态度进行合理分组，也要综合考虑学生的物理素养，用以确保学生知识探究的积极性。确保每组学生中都有优等生和后进生，使学生能够形成互帮互助的和谐气氛，组员之间具有互相监督与促进的作用，且在具有强烈责任心的组长的带领下，使整个小组的学习效率能够得到提高。根据本课的教学目标，教师可安排这样的课题：将一张白纸固定在水平桌面上，在白纸的中间画一条直线，这条直线两侧画几条角度不同的直线。让使用手电筒沿着纸缝射出的光纤，分别沿着角度不同的直线射向镜面，观察反射出的光线，探究反射光的方向以及反射光线与纸中间直线角度的关系。这个实验是传统验证性实验的“探究版”，将光反射规律的验证过程转化成了探究过程。每组学生在实验时分工明确，有的负责固定纸张，有的负责固定手电筒的射出光线，有的负责用量角器观察角度，还有的负责记录读数和填写实验报告。通过报告的填写，学生可探索出光反射定律，在教师的总结下实现科学、严谨的知识探究态度的树立。实验现象和数据的记录，是分析与研究实验结果、得出定理的重要参考依据。教师应在教学中关注这一层面，发展学生的科学观念，为今后的学习提供帮助。

4.创设问题情境

初中阶段的学生具有较强的求知欲，在STEAM教育理念下，教师可牢牢把握学生认知的关键点，设计出能够引发学生思考的问题情境，促进学生创新精神的培养。将现实生活中发生的现象引入到情境创设中，可让学生意识到物理知识在生活中的应用，进而增加学生探究物理规律的内部驱动力。

例如，在沪科版八年级第九章第二节“阿基米德原理”中，本课要求学生在理解阿基米德原理的基础上，能够解决简单问题，认清浮力与排开液体重力间的关系。为活化学生的思维，教师可在教学导入部分创造这种问题情境：“将一块铁投入水中时，铁块会立刻下沉，但为何投入木块时却能漂浮在水面上？”部分学生可能会根据生活经验回答道：“因为铁块重于木块。”教师继续引导：“将重量都是10千克的木块和铁块同时放入水中，为何木块依然能在水面上漂浮？”虽然这一引导过程反驳了学生的答案，但也起到了引发学生探究兴趣的作用。在教师接下来的指导下，学生会为了解答导入部分的疑惑积极参与活动，主动创新实验方式，总结出规律和定理，从而提高对本课知识内容的理解程度，培养创造性学习的能力。