基于STEAM教育理念的高中物理力学实验课教学研究

钟斌

【关键词】STEAM教育理念;力学;实验教学

以往的高中物理授课方式中，教学限制在单科学习领域，无法适应新时代背景下对复合型人才培养的要求.而STEAM 教育理念的出现，彻底打破了传统人才培养过程中暴露出来的弊端和问题，拓展了物理力学实验教学内容，将其与科学、技术、艺术、工程、数学等学科的知识进行整合，以更好地满足社会发展需求.基于此，教师在优化实验教学时，应立足于物理力学实验教学现状，结合STEAM 教育理念，全面加强物理实验校本课程的开发.

1 STEAM 教育理念概述

1.1 STEAM 教育理念

STEAM的课堂教学思想，是一个整合理科（Science）、科技（Technology）、工程技术（Engineering）、美术（Art）、计算机数学（Mathematics）等五个课程的综合型课堂教学，并没有对知识点进行单纯的叠加，而只是根据某个课题或任务，灵活地使用各学科知识处理实际中的现象.STEAM课堂教学是一个强调跨学科的实践性教学，既是基于实际问题求解的探究性教学，又是基于创新思维的实践性教学.STEAM课程试图使学习者以实际问题的求解为目标驱动，采用多学科知识和多领域思考方法，从具体的实际项目中创造性地求解具体问题.

1.2 STEAM 教育的特点

STEAM 教育是一种基于自然学习方式的功能性教学框架，能够适用于不同的教师和学生.有针对性地培养学生对于知识掌握以及灵活运用能力，而不只是做“知识的搬运工”.STEAM 教育理念比较超前，主要具备了如下特点.

1.2.1 项目为导向

STEAM 教育强调以活动作为教学的单元，使学生通过完成活动去掌握理论知识，培养活动技能，这不但可以调动学生的学习积极性，还可以提高学生的组织协调技能和沟通技巧，令学生能在学习中培养动手能力，在动手实验中掌握知识.

1.2.2 不同学科交织，具有较强的综合性

STEAM 教育能够将多个学科教学进行结合，各科任课教师都可以灵活运用各学科的基础知识，使学生融会贯通，使学生的学习过程更系统性，取得了触类旁通的成效，从而大幅提高了学生的兴趣，也扩大了学生的认知面.同时，借助STEAM 教育，能使学生将学习掌握到的学科知识与日常生活结合起来，切实达到学以致用的效果.

1.2.3 注重过程而非结果

应试教育的现状，是教师、学生、家长以及全社会的目光都只聚焦于学生的学习结果上，反而对学习的本质有所忽视，不能调动学生的学习兴趣，不能使学生懂得思考，无法学会反思，从而难以培养出学生认识问题和解决问题的能力.而STEAM 教育不同，它更强调教学进程，而不是教学成果，意在降低教师的课堂压力和学生的学习压力.可以使学生真正地浸泡在课堂中，培养出学习兴趣，从而得到掌握知识的满足感.

1.2.4 接受学生错误，培养学生的创造力

STEAM 教育理念，实质是一个接受学生错误的教育理念，敢于接受学生出现错误，并激励学生敢于实践，提出个人观点，不人云亦云，能够成为一个具备独立思考能力的学习者，这和传统教育中的只以标准答案作为标准有明显的不同.并且，STEAM教育既能反映创新是科学生产的第一发展要素这一特点，又能有效调动学生的创造性.

1.2.5 灵活性强，适用面广

STEAM 教育虽然来源于中国，却广为世界教育家所接受，除了上述四个优点，另外的优点就是STEAM 教育理念可以应用到所有国家和地区.以中国为例，各个地方的教育工作者应该根据自己的风俗习惯和地域特点，不断创新教学方法，发展适合本土化的创新型教学方法.

2 基于STEAM 教育理念的物理实验现状

物理实验的教学价值十分重要，是连接知识与实践的枢纽.新课程理念下教师要重视实验的育人价值，开展各项实验活动，然而还存在影响物理教学的一些因素：

第一，教师因素.教师是实验教学质量的关键性因素.但是调查和研究中发现，教师在开展实验教学时，由于对物理实验新课程理念研究不够深入、不够全面，以至于物理力学实验教育理念陈旧，物理力学实验教学计划设计不够科学、选择的实验教学方法不够灵活等.在这种情况下，教师在开展实验教学时，仅是依据教材中的实验内容进行实验讲解，或者指导学生开展实验操作.同时，教师仅是引导学生对实验结果进行观察，看其是否与前人的结论相符合.如此一来，高中物理力学实验教学效果不尽如人意.

第二，学生因素.从考查与分析中看到，当前高中生受到传统文化教学思路、教学方式的负面影响，大多处在被动吸收知识的阶段.在这个前提下，学生对物理实验的课堂参与程度比较低，难以积极主动地参与到物理实验操作中，并在操作的过程中深化物理知识，发展自身的物理综合能力和素养.另外，教师应关注学生科学态度的培养，但是在调查中发现，高中学生在具体的实验学习中，基本上都是采用敷衍了事的态度进行，导致原本严谨的物理实验学习逐渐演变成为完成标准答案.学生的这种实验态度，也在很大程度上制约了物理实验的学习效果.

3 基于STEAM 教育理念的高中物理力学实验课教学研究

3.1 注重不同实验体系之间的融会贯通

从高中物理各实验课程的关系入手，借助STEAM 教育模式的超学科优势，合理地构建各实验系统与课程间的相互关系.众所周知，当前的高中物理实验系统较为分明，力学、光学、电子和磁的实验分类较为清楚，教师在开展某一系统的研究中，都会使用该系统相应的实验设备与装置，各实验系统与相应的仪器设备的联系会完全停滞，不能进行各实验系统的融会贯通.如果进行各实验系统的联合，物理实验的教学效果将有比较明显的变化.比如，教师可以优化力的特点实验设计，在实验課堂中将重力、弹力、摩擦力以及电场力等联合，让学生在实验过程中能充分感受不同类型的力所具有的不同特点.

3.2 重视物理实验环境，积极营造情境式的实验教学氛围

当前的高中物理实验，已具有了相对稳定的、系统化的教育思维方式，即学生在课前预习实验，课上听老师讲授实验，课中进行实践，课后进行研究，并开展以实践为核心的科学实验活动.这种按部就班的实验方法忽视了物理實验所提供的真正的实验条件，与倡导以学生为中心的教学思想相悖，所以这样的高中物理实验常常使学生觉得实验的难度很大、内容枯燥无味，最后造成学生的实验兴趣不高.STEAM 课程更注重学生利用学习平台所获取的学习的概念，注重高中物理实验所带来的体验情境，并建立场景式的实验教学氛围.

首先，教师改变了实验教学的观念，把教学重心从实验转移到了课堂，并设计制定以知识为核心的教学实验计划，努力营造积极良好的教学实验环境，在充分考虑到学生的个性化学习的情况下，利用微课堂、网络教室和物理实验资源库等现代的信息技术工具和资源网络进行教学支持，并由此来开展实验教学，以调动学生的研究兴趣.

按照实验内容，重新设计实验教学环节.将一节实验课详细区为多个环节，并处理好几个实验环节之间的逻辑联系.例如，在金属导线的电阻率测试时，书中的实验预习可作为教学上的实验预处理过程，在了解实验设备的情况下，可以利用虚拟实验室率先在电脑上进行电路的接线，这样学生不但可以较迅速地了解电路的接线方法，并保护好实验器材，而且节省了实验费用，还可以较为迅速地判断测试电路的电压和电流所使用的特殊方法.

通过对实验指导教材的精细设计，根据学生实践背景，充分挖掘设备说明书与实践指导书，以材料作为基础，丰富学生想象力的同时，培养学生独立实践能力社会实践素质.

通过引导学生的实验课程跳跃性，在教师的阐述下确定实验目的与具体内容，并凝练本节实验课程的基本知识点，把学生注意力拉回到实验本身，同时教师还通过运用丰富的信息技术手段使实验教学内容的呈现具有动态化、互动化以及功能化等特点，从而便于学生直接提取、掌握目标知识内容，在寓教于乐的实验过程中实现知识的传播与获得.

3.3 采取问题驱动式的实验方式

纵观当下国内外的STEAM 教育，不难看到其强调实际问题求解的创新模式以及学生自主探究的教学模式，尽管与以往的教学模式背道而驰，但在培养学生实践活动技能的成效比以往教学模式更为突出.所以，在高中物理力学课程实验教学中融入问题驱动式的教学方式，可以从一定意义上提高实验课教学质量.在问题驱动型的实验教学中，教师需要充分掌握力学实验的教学内容，明确实验操作步骤中的重难点，以培养学生现有的知识基础为平台，创设具有学生生活反馈和任务挑战的实践问题，指导学生开展实践思考，完成实践作业.

在整个问题驱动式教学实验流程中，学生占据主导，而教师则是对教学实验过程的帮助与指导者，以实验目的为中心驱动内核，利用最有限的时间指导与促使学生推动实验研究的进度，因此教师要确定以解答中心的实验问题为目标，让学校组织学生乃至其他人根据课题，寻找解答的各种实验方式.让学生在问题驱动的过程中重复问题驱动过程，使实践中的不确定现象逐渐浮出水面，从而一次性解决问题.例如，教师可在力与运动的关系实验课的前一节课末时，提出“匀速直线运动、匀变速直线运动以及曲线运动的特点分别是什么”之类的问题.

4 结语

为实现高中物理学科核心素养下的实验教学目标，教师在开展和实施实验教学活动中，要立足于学校物理力学实验课程现状，并根据学校STEAM 教育模式的特色，明确实验校本课程研究的目标，从多种渠道开展和建设实验校本课程，以进一步增强教师物理力学实验教学的实效性，从而促进教师在物理实验校本课程上得到成长，从而达到核心素养下的教师物理力学实验课程目标.