基于STEAM理念的初中物理課程設計研究

楊瑞雄

摘 要：在初中整體教育教學質量穩定提升、教育環境愈發完善的形勢下，初中物理教學逐步進入新的發展階段，在原有的教學核心基礎上，促進學生以學科知識內容為核心，實現全面發展，STEAM理念在其中尤為關鍵。以此為背景，探究初中物理課程在STEAM理念下的設計方案，為優化整體課程教學設計、提升課程教學質量提供一定參考依據。

關鍵詞：STEAM理念;初中物理;課程設計

STEAM理念側重提供多元化場景內容，創新思維延伸方向和新型問題體系，促使學生在課堂學習過程中能夠及時以課程內容為中心，靈活運用課程知識內容構建新的知識體系，綜合分析思考生活中的各類問題。而初中物理作為學生初步接觸學習系統物理知識概念，建立基本物理研究思維框架的重要學科，其在STEAM理念下的教學設計內容，是初中物理能否順利過渡到下一教學發展階段的關鍵。

一、STEAM基本教育理念

在實際教學中，STEAM教育理念側重培養學生的知識應用能力與創新能力，通過將課堂教學內容進行有效延伸與擴展，幫助學生突破自身思維局限，并將其作為課堂學習主體，教師則側重發揮自身引導與組織作用。受此影響，初中物理課程設計必須改變以往單一的知識傳導維度，并基于學生實際學習情況，以全面發展為主要教學宗旨，綜合審視STEAM理念對課程教學設計提出的要求，進而構建STEAM理念與原有教學結構內容的有機聯系，實現課程教學創新，為學生提供良好的學習、發展環境。

二、STEAM理念下的初中物理課程改革模式

1.科學驗證

在STEAM理念下，初中物理課程設計內容應改變以往直接灌輸知識內容的形式，令學生通過自主驗證分析，構建原有物理知識結構與新的課程知識內容的聯系，以此促使其順利完成知識遷移，并培養探究精神與科學思維[1]。因此，初中物理課程設計應給予學生相應的學習發展空間，令其在明確問題內容的基礎上，自主思考設計相應方案，并通過探討交流對方案內容進行全面評估分析，在達到一定標準后實施，最終通過實際驗證得出相應結論。

2.深入探究

與傳統物理課程教學設計中固定的問題提出方式不同，基于STEAM理念的初中物理課程設計更傾向于讓學生自主應用課程知識內容探究發現問題，并通過匯集整理相應資料信息，對相應問題進行深入探究分析，利用獲取的知識對探究問題進行解釋，形成自己的物理學習成果。

3.鼓勵創新

基于STEAM理念對初中物理整體教學轉型升級的教學要求，培養學生的創新思維能力是初中物理課程設計的重點。因此，在新的課程設計內容中，基于創新意識培養的情境內容與創新思維延伸環節應占據更大的教學比重。教師在新的課程教學設計中，應綜合考慮課程內容在STEAM理念的延伸途徑，以此鼓勵學生擺脫單一的物理思維，通過整合各學科知識內容，自主思考分析，實現思考創新。

三、STEAM理念下的初中物理課程教學設計

1.強化實驗探究功能

在STEAM理念下，初中物理實驗教學被賦予了更多的教學功能，教師應改變傳統教學模式中物理實驗設計環節學生被動依照教師設計內容進行實驗探究的局面，通過令其自主思考分析實現深入探究[2]。例如，在“科學探究：凸透鏡成像”的課時教學中，教師應將課程教學目標“幫助學生理解凸透鏡成像的規律”與STEAM教育理念進行有機結合，令其通過自主研究思考，真正將課時科學實驗探究內容轉化為自主思考內容，進而實現深入探究、豐富實驗探究目的。教師可利用多媒體課件與微視頻，將不同凸透鏡成像內容與形式在生活中的體現展示給學生，以此令其通過直觀觀察思考，在不同成像內容的驅動下生成相應認知障礙，進而結合凸透鏡的成像內容，產生具體的問題，如，如何找到凸透鏡焦距？凸透鏡成像的影響因素有哪些？在此基礎上，教師應及時引導學生針對觀察生成的各類問題，調動自身的物理知識結構，結合教師提供的各項實驗器材，逐步形成相對完整的實驗探究方案，包括實驗探究問題、實驗設計思路、實驗器材使用步驟以及實驗探究順序等，并以小組為單位進行探討交流，分析自主設計的實驗探究方案的全面性與科學性。在此過程中，教師應積極發揮自身引導作用，滲透比較法、觀察法、討論法等，引導學生從實驗探究角度對凸透鏡成像規律及其探究過程進行思考，并結合自身實驗探究方案，利用現有的實驗器材（蠟燭、凸透鏡、光具座、光屏等）開展實驗探究活動，逐漸掌握凸透鏡成像的規律，得出相應結論。相較于傳統物理實驗教學模式，基于STEAM理念的課程教學設計更有利于教師驅動學生進行自主思考探究，延伸物理思維，并在自主設計實驗方案與實驗驗證的過程中，真正將實驗探究內容轉化為自身物理知識內容，在加深其知識印象的同時，也便于教師滲透物理探究思想，促使其結合該實驗中的數據收集與分析過程，將物理知識內容與數學知識內容相結合，實現跨學科思考應用，凸顯基于STEAM理念的物理課程教學的先進性。

2.有效挖掘問題

問題的挖掘與思考，是初中物理教學設計中的重要內容，也是STEAM教育理念與新型物理課程教學設計契合的關鍵。因此，教師在新的課程教學設計體系當中，應積極引導學生通過自主思考發現問題，并通過引入項目教學法或增加項目教學法的比重，驅動學生在發現問題后深入挖掘問題內容，并靈活運用課程知識解決[3]。例如，在“物體的內能”的課時教學中，教師可利用微視頻引入生活情境“為喝到溫度適宜的水，將溫度較高的熱水與較低的水進行混合”，以此引導學生對冷水與熱水的能量變化進行思考，建立簡單的“熱傳遞”知識概念雛形，并在認知障礙的影響下，生成相應問題：溫度與該能量有什么關系？能量傳遞的過程中，物體具體變化？在此基礎上，教師應將學生按照物理學習認知水平與性格特點劃分為各個學習小組，令其結合問題內容生成本組的項目研究主題，并通過具體分工，自主收集整理相應資料信息，通過合作探究逐步完成實驗探究任務，并在各類資料信息的指導下，通過自學與項目探究過程，針對自己生成的問題進行深入思考探究，從知識理論與簡單的項目實驗探究角度出發，理解內能的物理知識概念，并對熱傳遞過程中物體內能的變化建立相對完整的認知。在課堂中，教師可令各個小組針對本組的項目探究主題進行小組學習匯報，包括本組在項目探究過程中由基本問題衍生出的各類物理問題，如，內能的本質是什么？影響物體內能的影響因素是哪些？等等，以及本組項目研究思路與實際探究過程，以此完成項目探究成果展示環節。相較于傳統初中物理課程設計，項目學習模式的合理應用無疑能夠為學生提供完整的問題探究環境，而非依照教師設計好的問題探究思路逐步完成思維延伸，這在一定程度上降低了思維固化的教學風險[4]。同時，在項目探究過程中，學生在收集整理并應用相應資料信息時，可充分發揮自主思考能力，利用不同學科內容構建完整的物理探究過程，培養學生問題意識與探究能力，有效挖掘問題在STEAM理念下的新型物理課程設計中的作用。同時，通過小組學習匯報活動，學生可通過思考分析其他小組的發言內容，從不同角度審視物體的內能及其變化過程，拓寬自身物理思維視野，而教師也可借助小組學習匯報內容，掌握學生在課程學習中的實際學習情況，便于其通過后續教學調整幫助學生將項目探究學習內容有效轉化為課程知識內容，完成課堂教學任務的同時，鞏固新型物理課程設計成果。

3.鼓勵思維創新

創新型人才已經成為當下高中教育的首要教育培養目標，因此，在STEAM理念下，教師在設計新的課程教學內容時，應注重將創新意識與思維培養目標滲透其中。例如，在“科學探究：怎樣產生感應電流”的課時教學中，針對以往學生被動接收知識信息的模式下，無法深刻理解電動機與發電機工作原理的現象，教師可利用微課視頻，令學生在課前預先學習掌握感應電流產生的基本條件與電磁感應現象，鼓勵學生結合微課視頻內容與以往所學的電學知識，嘗試自主設計感應電流實驗方案，包括實驗器材與實驗步驟，以此在正式課程教學設計中，在教師的指導下，從教師提供的各類實驗器材中選出相應實驗設備，嘗試創新實驗內容，并結合實驗驗證過程深入思考感應電流的產生條件與相應實驗研究方法，如借助小電動機、串聯靈敏電流表、開關等，通過改變線圈位置，探究感應電流在實物中的產生條件，也可借助下圖所示的實驗設備組合方式，通過探究導體在磁場中的運動與電流表指針變化的關系得出相應結論。在此基礎上，教師可令學生完成課堂創新實驗探究，通過結合教師后續講解內容與自身對發電機等基礎模型的認知，在家長的協助下嘗試制作簡單的電器模型，以此將課堂學習內容進行有效延伸，并借此鼓勵學生進行創新實驗，使其在實驗過程中進一步思考課堂教學內容，并將其有效應用到生活當中，凸顯STEAM理念在新型物理課程設計中的地位。這在提升學生物理學習認知水平的同時，也能令其通過自制簡易發電機，強化其物理學習興趣，實現全面學習發展[5]。

綜上所述，基于當下教育對初中物理教學的要求，為構建貼合物理教學發展趨勢，滿足學生實際學習需求的初中物理課堂，教師應重視STEAM理念在課程設計中的落實工作，并結合學生物理學習認知發展規律，以及新的課程教學目標體系，通過強化實驗探究功能、挖掘問題、鼓勵思維創新，為學生提供兼具多元化與現代化特性的初中物理學習環境，實現全面學習發展，為其日后成長奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]邵國仙.淺析初中物理實驗教學存在的問題與對策[J].科學咨詢（教育科研），2020（12）：286.

[2]戴瑞，袁軍，方錦江，等.基于STEM教育理念的初中物理光現象實驗教學研究：制作“魔幻光影”演示儀[J].物理實驗，2020，40（10）：59-63.

[3]李駿.初中物理實驗教學中創新思維能力的培養[J].科學咨詢（教育科研），2020（10）：297-298.

[4]陳飛云.STEM教育理念下初中物理實驗教學初探[J].科技資訊，2020，18（10）：144-145.

[5]羅倩，張皓晶，張雄.STEM教育理念下初中物理實驗教學初探：以自制“簡易密度計”為例[J].教育科學論壇，2019（22）：48-50.

注：本文系福建省中小學名師名校長培養工程專項課題“Steam理念下初中物理項目式學習校本課程資源的開發與研究”（編號：WLDTR201920）的研究成果。