STEM理念下高中物理校本課程的實踐
——以《電影中的物理》為例

梅宇航 鄒建平

(江蘇省鎮江第一中學，江蘇 鎮江 212013)

1 引言

STEM教育作為跨學科教育，在融合多學科的同時更關注學科的應用，使學生能用跨學科知識解決實際問題。電影作為一種綜合的藝術形式，蘊含了豐富的物理知識，筆者基于STEM理念，將電影資源轉化為物理課程資源，引發學生學習物理的興趣，通過設置真實問題情境，使學生理解知識后主動去探究科學，促進學生主動學習、體驗科學探究過程、感受物理學的重要應用，從而達成提高學生的核心素養的課程目標。[1]

2 教學背景分析

校本課程《電影中的物理》在高二上學期開設，學生經過一年的高中物理學習，對力學、電磁學等內容有了初步的認識。校本課程不需要把主要精力放在知識記憶、理解上，更加專注于知識的靈活應用，通過對相關電影片段的討論，學習對應的物理知識，通過課題研究形式，來處理真實的物理問題。下面以電影《國產凌凌漆》為例，介紹具體的實踐過程。

3 實踐活動實施

3.1 情境引入，變問題為課題

首先觀看電影《國產凌凌漆》，其中的一個片段是周星馳扮演的凌凌漆與女主角搭檔到貪官賴有為家追查線索，凌凌漆借助于一個內置有彈簧的箱子直接彈過圍墻，落到院內，學生一下子對“神箱”產生了濃厚的興趣。教師引導學生主動提出問題，經過篩選，變成課題，即探究有沒有滿足電影中“神箱”條件的彈簧，為了更好地解決問題，教師讓學生自由分組，通過小組討論，把前期任務分解如下：

(1) 走訪五金城，調查市場上的彈簧。

(2) 查閱資料，了解彈簧的性質。

設計意圖：通過播放相關電影片段，讓學生認真觀看并提出自己的問題，這樣既可以吸引學生的注意力，也使得學生認識到物理來源于生活，同時根據學生的知識儲備，依據“最近發展區”理論，有意識地引導學生提出有價值的問題。有了問題，教師還應該組織學生將問題歸類并提煉出合適的課題，針對每個小組給出研究方向。[2]

3.2 階段性總結和指導

學生經過調研，發現市場上的彈簧沒有這么大的威力，為了進一步弄清楚其中的科學原理，教師引導學生把重點放在彈性勢能上，從能量的視角說明“神箱”并不存在，這需要學生自己設計實驗，探究影響彈簧彈性勢能的因素，并寫出表達式。

設計意圖：去市場調研，將物理教學與生活實際聯系起來，可以讓學生充分意識到物理來源于生活，教師要注意培養學生建構模型的意識和能力，這也體現了由科學到工程的STEM理念。

3.3 實驗儀器的制作

通過小組合作，設計了實驗裝置(圖1)，主材為亞克力板，圖2為實物圖，同時為便于鋼球落點位置的檢查，可以將復寫紙鋪在底座上。本儀器用于半定量探究彈簧彈性勢能的表達式，壓縮的彈簧具有彈性勢能，在恢復形變時必然對外做功，只要求出彈力所做的功就能求出彈簧的彈性勢能，但由于彈簧彈力做功屬于非恒力做功，無法根據W=Fs直接求得，只能根據功能關系，求出彈出小球的動能，間接得到彈簧的彈性勢能，而高二學生對于平拋運動的性質非常熟悉，知道在高度一定的情況下，水平位移與初速度成正比，這樣就變成了探究彈簧形變量Δx與平拋水平位移s之間的關系。

圖1

圖2

圖3

設計意圖：通過設計、制作實驗裝置，學生不僅加深了對物理知識的理解,更提高了他們靈活運用不同學科知識和動手操作的能力，同時在小組合作學習中制定正確的探究程序來引導學生強化、保持學習動力。[3]

3.4 成果匯報展示

經過一段時間的研究，組織全班同學開展成果匯報活動，并由其他同學依據表1進行評價。

表1 活動評分表

師：就算有勁度系數為3.2×105N/m的彈簧,相信凌凌漆的身體也承受不了這么大的加速度,顯然,電影導演是從影片的藝術角度而不是物理學角度來處理這個片段,所以不符合物理原理也是可以原諒的。

設計意圖：校本課程和傳統的學科課程不同，教師除了關注學習結果外，還應該重視學習活動的全過程。在實際的評價活動中采用多元化評價方式，這有助于促進學生的個性發展。

4 教學實踐反思

《普通高中物理課程標準(2017年版)》聚焦學生的物理學科核心素養，通過開設基于STEM理念的高中校本課程，可以轉變高中物理教學方式。“課內+課外”雙課堂的運用，拓展了教學時空，促進了學生學習方式的變革，使學生面對真實的問題，主動設計實驗去尋找答案，這無疑進一步激發了學生探究的興趣，有利于在實踐中培養學生的創新能力、動手能力，[4]進而有利于激發學生的創造潛能，成為具有良好思維品質的新時代人才。