淺談高中物理課堂中如何融入STEAM教育

任立福

摘 要：以高考為指揮棒的應試教育模式下的題海戰術無疑成了拿高分最有效的教學方式，由此導致學生缺乏創新意識和動手能力。近幾年，國家在多個文件中提到提高學生創新能力和實踐能力。由此可見，提高學生的創新能力和實踐能力顯得尤為迫切。隨著互聯網技術的發展，各類新型的教育手段也應運而生，例如MOOC、創客教育、人工智能、STEM、STEAM等。高中物理老師肩負著培養學生科學素養的重任。以STEAM教育為背景，淺談在高中物理教學中如何融入STEAM教育。

關鍵詞：STEAM教育;高中物理;創新能力;實踐能力

STEAM教育來源于二十世紀八十年代美國提出的STEM教育，它是四個學科的英語首字母。這四個學科是：Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學），后來由弗吉尼亞理工大學的Yakman將Art（藝術）加入到了STEM中，形成了現在的STEAM教育。本文將以高中物理為例，淺談在高中物理教學中如何融入STEAM教育。

一、高中物理課堂中的Science

物理學在眾多自然科學中起著排頭兵的作用，作為高中物理教師，在提高學生Science認知水平的工作中起著至關重要的作用?，F行人教版高中物理課本中對Science的內容都是以科學漫步的形式出現的。這樣做的目的是在學生學習完基本的知識之后，通過閱讀科學漫步部分中的知識，了解學習的知識是如何應用到科學中的。通過這種學習方式，可以有效提高學生對Science的認識。例如人教版高中物理必修1中有關參考系的內容中呈現了有關全球衛星定位系統（GPS）的內容。

為了提高學生對科學的興趣，教師在授課時除了對課本中出現的科學漫步進行講解，還可以采取如下方法提升學生對科學的興趣。

講解完某一知識點后，針對本知識點，可以給學生布置課后作業，讓學生自己通過互聯網或圖書館查閱相關知識中蘊含的科學原理，并在課堂上進行展示和交流。

教師可以對科學漫步中的知識進行拓展，例如以上例子中還可以介紹世界上的四大導航系統：中國的北斗衛星導航系統（BDS）、美國的全球衛星定位系統（GPS）、歐洲的伽利略導航系統（GALILEO）和俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）。特別介紹我國自主研發的北斗導航系統，讓學生對物理學在科學中的應用有更深層次的認識，也可以感受我國科學工作者在科學發展中所做的貢獻。

二、高中物理課堂中的Technology

在人類社會發展的歷程中，技術將人從繁重的體力勞動中解放了出來，例如挖掘機、裝載機、汽車等。技術離不開物理學，高中物理課本“廣角鏡”部分的內容中就包含了有關技術。

作為高中老師，我們平時教學中用到的都是3或1系列的選修教材，這兩個系列中缺乏的是知識在技術應用方面的相關知識，所以我們平時還需要關注2系列的教材。2系列的教材中有關工程部分的內容較多，可以將其應用到3系列的教學中，這樣學生對技術方面的應用就會有新的認識。

除了以上方法之外，物理教師可以在課堂之余開設有關技術方面的興趣班，例如家電維修。學生親身經歷維修過程，就會更進一步地感受到物理學中的技術。當然，這對物理老師的專業水平要求也比較高，這就需要學生平時加強學習，多參加相關培訓，提升技術水平。

三、高中物理課堂中的Engineering

工程技術的發展也離不開物理學的發展，物理學的發展推動了工程技術的進步。例如核能工程和激光工程。教材中在講解核聚變和裂變有關知識時講解了核工程方面的利用，例如核電站。通過對這些內容的了解，學生可以感受到物理學在工程學中的應用，從而提升他們對工程的興趣，同樣也會提高他們學習物理的興趣。

四、高中物理課堂中的Art

大家看到Art（藝術）這個詞，似乎跟物理一點也不沾邊，其實不然。吉爾伯特曾經出版過一本書《藝術中的物理學》，其中講解了藝術中蘊含的物理道理。當然這些知識放在高中課堂中顯得有些深奧，但在高中物理中也不乏藝術美。例如對稱就是一種美，我們在平時的教學中經常會用對稱法來解決問題。

德國物理學家魏爾曾經說過：“物理學中一切先驗性的陳述都起源于對稱性?！崩绲攘康耐N電荷和等量的異種電荷所形成的電場的電場線就有對稱性。

北京師范大學教育科學研究所所長閆金鐸教授曾經寫過一套中學物理思維方法叢書，其中一本講解的是對稱。這本書由淺入深地講解了對稱的概念，然后又講解了對稱在高中物理學中的應用。由此可見，對稱美Art在物理學中的重要性。

五、高中物理課堂中的Mathematics

物理離不開數學，物理學的發展同時也促進了數學的發展，物理學中的每一個原理都能通過數學公式表現出來。高考物理考試說明中明確指出高考考查學生的五種能力中其中的一種就是用數學知識解決物理問題的能力。高中物理課堂中用到的數學知識主要有：

矢量的有關運算。

函數最值問題。

微積分的知識。

斜率的知識。

圖像問題。

幾何知識的應用。

由此可見，高中物理課堂教學中處處離不開數學。學生學好數學為物理服務，同時學好物理也會影響到數學。

綜上所述，我們可以在高中物理課堂中融入STEAM教育，通過融入STEAM教育，一方面培養了學生在STEAM中的各學科的能力和水平，另一方面也會反過來影響學生學習物理的興趣。

參考文獻：

[1]趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育，提高學生創新能力：訪美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[2]趙慧臣，周昱希，李彥奇，等.跨學科視野下“工匠型”創新人才的培養策略：基于美國STEAM教育活動設計的啟示[J].遠程教育雜志，2017，35（1）：94-101.

[3]胡衛平，首新，陳勇剛.中小學STEAM教育體系的建構與實踐[J].華東師范大學學報（教育科學版），2017，35（4）：31-39，134.

注：課題項目：2018年度武威市“十三五”教育科學規劃課題《民族地區“互聯網+”環境下提升高中學生物理學科核心素養的研究》，課題立項號：WW[2018]GH105。

編輯 王彥清