基于STEAM教育理念下高中物理教學質量的提升策略研究

關蕾

摘 要：隨著教育改革進程的推進，STEAM作為一種新型的跨學科教學理念受到人們的廣泛關注。2016年國務院印發的《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》指出：教師應完善科技教育，增強學生的創新意識、學習能力和實踐能力，強調中學數學、物理、化學、生物等學科之間的橫向配合。由此可見，基于STEAM教學理念的物理創新教學活動能夠有效激發學生的學習積極性，以融合科學、技術、工程、藝術、數學等方面知識的教學內容，幫助學生夯實物理基礎知識，提高運用能力。

關鍵詞：STEAM;高中物理;教學策略

物理是高中階段的重要課程之一，是高考必考科目，這就需要教師認識到物理課程的重要性，著重提高教學質量。隨著STEAM教育理念在教育體系當中的落實，新時期的高中物理教學有必要以融合多學科、實踐性強的教學內容，指導學生快速提高物理綜合素質，達到理想的學習效果。本文針對STEAM教育理念在高中物理教學當中的運用開展研究，為教學活動提供借鑒。

一、STEAM教育理念概述

STEAM是一個英文合成詞，是由Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Arts（藝術）、Mathematics（數學）五個單詞首字母所組成的，意指集合科學、技術、工程、藝術和數學五項內容的教學理念。總結STEAM教育理念，其實這一新穎的教學理念最為本質的特征就是強調知識跨界、創新驅動、實踐化、綜合化特點，以更為務實和融合的教學方法指導教學活動的開展。STEAM教學理論強調在學習過程中不能將學科進行分割，需要對學科知識以融合性的形式開展分析和解析，實現認識的深化。STEAM教學意在對教學理念進行創新，要求教師在今后的教學活動中更加注重知識的關聯性和整體性，借助科學、新穎的教學手段，對學生的物理意識、物理思維和物理品質進行培養，實現學生綜合素質的提升。

STEAM教育理念要求教師要基于學生對知識的認識，對學生的知識結構進行優化和完善，幫助學生實現新舊知識的良好過渡，將舊的知識進行整合和再研究，得出新的深層次的認識，從更高的層次對知識學習活動有一個全方位立體的認知。在確保國家傳統課程正常運行的先決條件下，怎樣才能進行穩定且高質量的STEAM教學，充分發揮師生的思維空間，不斷開闊新的視野，提升自身創新能力，已成為教師的研究課題。由于STEAM教學區別于傳統的教學方法，對于高中教師所開展的教學工作也提出了更高的要求，教師要具備較高的思想站位、寬闊的視野、較強的綜合應用能力，才能幫助學生在創造、創新的道路上越走越遠。

二、STEAM理念運用到高中物理教學的意義

（一）有助于培養學生的創新意識

STEAM教育活動要求教師要注重創新、創造教學，STEAM教育起源于創新文化和創新精神，將STEAM教育理念運用到教學活動當中的目的就是要鼓勵學生大膽創新和創造，不怕學生出錯，不為學生設置過多的條條框框，目的就是要在高中階段培養出學生的創新意識，為將來的實踐活動奠定良好的基礎。高中物理教學內容十分豐富，從外在現象到內里本質，從宏觀物理到微觀物理，將STEAM教育理念運用到高中物理教學中，以寬廣的教學范圍和豐富的教學內容，呈現精彩紛呈的科學知識，這就有助于引導學生對身邊的知識開展探索和創新，刺激大腦萌生新奇的想法，實現創新意識的培養。

（二）有助于提高學生實踐能力

STEAM教育活動當中實踐能力的培養需要引導學生開展一些實踐動手活動，這與物理教學活動存在一致性。物理課程教學活動觀察物體、測量測試等教學活動的開展，需要學生不斷增強動手實踐能力，實現學習能力的提升。學生在動手實踐的過程中，可以一點一點地發現問題，并對問題進行探索探究，學生甚至會對一些知識進行創新，發現生活當中的大道理，促進創新意識的培養。理論知識本身較為枯燥，學生學習起來會有一些困難，學生傳統課堂當中學習一些物理知識時難免會存在一些難度，將實踐活動與物理教學結合起來，教師可以借助一些現代技術手段，以新穎的教學內容幫助學生更好地理解這些枯燥的理論知識，從而實現物理學習能力的提升。

（三）有助于培養學生的人文素養

高中物理課程開設的目的，一方面在于學生學習科學文化知識，另一個突出的目的是要幫助學生實現人文素養的提升。合作學習策略、多媒體手段、實踐動手操作等多種教學活動都是十分有效的教學策略，科學、藝術、數學等都是恰當的教學內容。在這些豐富的教學手段和內容當中，需要學生進行合作交流和團結協作，這樣才能完成教師所規定的學習任務。而STEAM教育活動的開展同樣需要借助合作、團結等形式，引導學生以集體力量實現問題的解決。將STEAM教育融入高中物理教學當中，學生的合作學習意識得到提升，這就有助于培養學生的人文素養，今后在開展創新創造和科學探究的過程中，集思廣益，尋求集體力量，解決現實問題。

三、基于STEAM教育理念的高中物理教學質量的提升策略

（一）滲透STEAM教育理念，完善教學設計

STEAM教育理念下，高中物理教學活動需要進行改變和創新，從而才能為學生提供更高質量的教學指導。教學設計的問題已經成為影響高中物理教學質量實現突破的一個重要因素，在構建STEAM課堂理念的引領下，教師要從完善教學設計做起，以科學完善的教學設計迎合深度課堂教學理念，指導高中物理教學工作走向深入，實現學生物理綜合素質的提高。高中物理教師需要創新教學設計，引導學生不斷拓展知識和能力，借助STEAM教學，開展理論與實踐完美融合的教學活動，達到理想的教學目的。同時，教學設計要針對學生的學習弱點進行有針對性的完善，找到引導高中學生主動學習的方法。

STEAM教學模式下，物理教學活動必須放棄傳統的過于重視理論知識的教學方式，隨著素質教育理念在教育體系的深化發展，STEAM教學理念逐漸得到教學活動的認可，旨在以科學的教學過程和完善的教學輔導，在教學過程中融合科學、技術、工程、藝術、數學等多方面的內容，促進學生物理科學思維能力的提升和物理意識的培養，引導學生在今后的學習和生活當中以物理觀念來認識世界，開展學習和生活。

（二）問題導學，豐富教學內容

傳統物理教學活動以教師的課堂理論知識灌輸為主，難免導致學生在長時間的學習之后產生一定的疲憊感，這就啟示教師要注重對教學手段和教學內容的創新和豐富來實現更好地物理教學效果。在STEAM理念下，教師要思考從物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任等核心素養主要方面設計教學內容和過程，引導學生探究知識，養成自主學習本領。

例如：教師在教授“動量守恒定律”這一節內容的時候，教師在上課之前要認真地閱讀教材，充分掌握這一章節所要講授的內容，做好備課工作。在這個過程中教師還要借助網絡資源，查找一些與本節課相關的影視資料等，然后在當下的高考教育背景中，結合物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任等核心素養主要方面去確定本節課的教學目標。在上課的時候，教師可以先利用多媒體給學生展示一些有關于動量守恒定律的實例，然后根據視頻資料內容給學生設計相應的物理知識問題。

在教學過程中，教師可以兩球的碰撞為例，進行理論推導。“設想水平面上兩個勻速運動的球，質量，速度均不相同，兩球朝著相同的方向運動，經過一段時間之后后邊的球撞上了前面的球，那么兩個球的總動量有沒有發生改變呢？”這時學生有的回答改變了，有的回答沒有改變，這就需要教師帶著學生一起進行實驗驗證。教師要為學生提供多媒體資料，放映動畫模擬過程，之后帶著學生進行公式推導，計算相撞前后二者的總動量有沒有發生改變。根據公式推導得知，二者碰撞前后的總動量是相等的。于是，教師帶著學生對上述問題進行總結，反向推導分析，想要得出這一結果需要保證那些實驗條件：兩球碰撞時除了它們相互間的作用力外，還受到各自的重力和支持力的作用，但它們彼此平衡。桌面與兩球間的滾動摩擦可以不計，所以說兩球系統不受外力，或說它們所受的合外力為零。相互作用的物體所組成的系統，如果不受外力作用，或它們所受外力之和為零，則系統的總動量保持不變，這個結論叫作動量守恒定律。經過問題提出和實驗驗證，得出科學結論，這就可以達到創新教學形式和內容的效果，扭轉以往灌輸教學活動的弊端。

（三）改變教學目標，落實STEAM教育理念

初中階段的物理教學內容有一部分是電磁相關知識，這就奠定了學生進一步學習高中物理電與磁部分相關知識的基礎。但是，由于傳統物理教學活動側重對學生理論知識的教授，沒有突出實踐能力，由此結合STEAM教育理念，創新物理教學活動，從科學、技術、工程等不同的角度開展教學工作，挖掘不一樣的教學側重點顯得十分有必要。結合STEAM教育理念，從不同的角度鍛煉學生的科學、藝術、工程等方面的能力，提高學生的實踐素質。同時要讓學生將電磁知識與生活聯系起來，體會到物理知識與生活的密切聯系。

通過奧斯特實驗，學生得出了電和磁之間是存在聯系的，電流可以產生磁場，變化的磁場在閉合回路中會產生電動勢進而產生電流。導體切割磁感線也可以產生動生電動勢，并在閉合回路中產生電流。之后教師可以結合學生的興趣開展教學延伸，為學生講解一些電磁感應現象應用的知識：磁懸浮列車運用的有磁極的異性相吸、同性相斥原理和電磁感應原理。磁懸浮列車在車底安裝有超導線圈，而車軌的兩側分別裝有鋁制線圈。當列車行駛時，車上的超導線圈就會通電，從而產生非常強大的磁場。

在學生掌握這些基礎知識，進行基礎實驗之后，結合STEAM教育理念，從不同的角度為學生制訂學習目標：以探索電磁之間關系，探究電流大小的實驗培養學生的科學素養，以組裝實驗儀器、處理故障的相關操作鍛煉學生的技術能力，以設計小型發電機培養學生的工程素質，結合電磁感應發現過程和科學故事培養學生的人文藝術素養，以相關公式學習和原理推導鍛煉學生的數學素質。

結束語

STEAM教育理念下的物理教學活動與以往的教學模式存在一定的差別，特別關注從不同的角度制訂科學、藝術、數學等方面的教學指導內容。教師在物理教學活動當中要深入探究新穎的教學理念和思維，著重提高學生的實踐素質，提高學生的物理學習能力。

參考文獻

[1]臧桓.STEAM教育理念融入初中物理教學實踐研究[D].山東師范大學.2020.

[2]夏寶群.基于STEAM理念的高中物理課外活動的實踐研究[D].伊犁師范大學.2020.

[3]許弘澤.基于STEAM教育理念下的高中物理教學設計[J].數理化學習（高中版）.2020（12）.