STEAM教育理念融入初中物理教學的實踐研究*

張文停

（三明市沙縣區第六中學 福建沙縣 365500）

引言

現代化教學模式在科技發展的推動下發生了變化，為有效提高學生的物理能力，教師應加大STEAM理念的運用力度，對教學模式予以調整。充分利用多種資源和工具，使學生能夠在輕松、快樂的環境中獲得更多物理知識，為將來成為高素質、綜合型人才奠定基礎。

一、STEAM教育理念融入初中物理教學的意義

物理學是一門以數學、實驗為主導的科學，經由科學推理與論證，通過構建物理模型而形成相應的理論體系?，F階段，隨著科學技術的發展，教育教學中也促進了各專業知識的跨學科融合，使得物理在技術、工程等學科領域發揮出了更大的價值。STEAM是一種新興教育理念，實現了科學、技術、工程、藝術、數學學科的有機結合，構成了具有多元化特點的教學思想，對于教學手段的創新起到了推動作用，能夠充分滿足學生的物理學習個性化需要。傳統教學模式中，教師通常憑借相對單一的方式開展教學活動，使得學生對于物理知識的掌握情況差強人意。為獲得理想的教學成效，教師應有意識地將STEAM理念融入到教學實踐中，將物理知識以較為綜合的方式呈現給學生，幫助學生在深入理解物理知識的同時，加強對多學科綜合知識的掌握，使學生的綜合能力得到培養[1]。

我國的科研起步相對較晚，科技人才數量相對較少。STEAM理念的出現契合我國當前的教育格局，能夠滿足當今社會對于人才提出的較高要求。同時，物理也是初中生認為難度較大的科目，部分學生會在實際學習中產生恐懼心理，容易降低參與教學實踐的積極性。STEAM理念的引入是一種全新的嘗試，能夠讓學生克服對物理學習的恐懼心理，引發學生的好奇心，聚焦學生的目光，對于教師提出的問題進行自主思考，培養物理思維能力。還有利于學生的綜合素質得到提升，讓學生能夠立足于激烈的人才競爭中，推動初中教育改革的深化，進而為我國培養更多的科技人才，使我國的現代化發展水平邁上新的臺階。因此，將STEAM教育理念和初中物理教學加以融合具有現實意義。

二、STEAM教育理念融入初中物理教學的原則

1.科學性原則

初中物理教學中應用STEAM理念，首先要遵循科學性的原則。只有符合學生當前認知能力和實際學習狀態的教學模式，才能使學生在學習過程中實現理論知識與實踐能力的同步提高。STEAM理念指導下的物理教學也是如此，要求教師在教學活動中采用的各種教學手段應當科學合理，這樣才能發揮出STEAM理念真正的育人價值，提升學生學習物理的效率和質量，構建起高效課堂[2]。

2.多樣性原則

在實際教學中投用STEAM理念，教師應認真研究教學的各個層面，靈活多樣、目標明確地進行教學工作。教學手段要多樣，教學內容要豐富，應契合于STEAM理念中五大目標的若干項，防止教學流于形式，使STEAM理念達到助推學生健康成長的目的。

3.開放性原則

教師在應用STEAM理念之前，首要任務便是明確自身在課堂教學中的角色定位。要維持教學氣氛的活躍，使課堂環境相對開放，不能過多干預學生的活動。做好平衡教學指導量的工作，只在必要的情況下選擇適合當時情況的介入方式對學生進行指導，最大程度上保證學生發揮主觀能動性，讓學生的思維活化，實現自身物理素養的提高[3]。

三、STEAM教育理念融入初中物理教學的實踐策略

1.引起學生的興趣

學生對于物理學習的興趣，與良好教學效果的獲得具有密切關系。傳統教學模式下，教師通常使用語言講解搭配實驗操作演示等形式展開教學，盡管對于理論知識學習具有一定的幫助，但學生沒有真實接觸到實驗，會逐漸消磨興趣，對于理論知識的理解與吸收效果也較為有限，不利于整體教學成效的提升。在STEAM教育理念指導下，教師會更加關注為學生提供動手操作的機會，通過將物理知識與其他學科知識的結合，引發學生對知識自主學習的興趣，鼓勵學生尋找合適的情境，根據教師綜合本課內容制定的題目展開知識探究。在實驗過程中，能夠滿足學生的好奇心，從而讓學生對于知識學習變得更加主動，保證學生理論知識的掌握程度[4]。

例如，在滬科版九年級第十二章第一節“溫度與溫度計”教學中，本課教學目標在于，通過理解溫度的概念，了解溫度計的結構，學會使用溫度計測量溫度，明晰現實生活中的常見溫度。由于本課內容與生活密切相關，教師可考慮引入生活化元素推動實驗的開展，再讓學生通過實驗操作掌握理論知識。在布置課題時，教師需要調整教學內容，在教學設計中引入自主實驗，用以吸引學生的目光。本課涉及的實驗內容較為簡單，為增強實驗的開放性，教師可提前做好準備，要求學生回家帶來若干罐不同種類的飲料作為課上實驗材料。課上階段中，教師應布置課題：探討各種飲料在不同溫度下發生的口感變化。此項實驗需要用到溫度計和加熱裝置，為保證實驗的自主性，可選擇水浴法加熱。實驗中為每位同學配備一個裝有熱水的燒杯、一支溫度計、若干大試管、若干吸管，溫度計、試管、吸管要事先經過消毒處理。學生可將帶來的飲料倒入大試管中，先用溫度計測量溫度，記錄讀數和品嘗，再將該試管放入燒杯中，繼續測量溫度，到達一定溫度后取出，重復之前的操作。加熱后的溫度需要教師統一安排，控制好誤差范圍，比如35至40攝氏度，溫度值可設定多個，但不可超過人體能夠承受的最大溫度值。學生操作后需要將各個讀數進行整理，構成實驗報告，實驗報告可以表格的形式呈現，條目如“飲料類別”“溫度”“口感”“備注”。需要注意的是，學生在使用溫度計時必然會存在操作上的問題，教師應在學生實驗時觀察學生的操作，若發現問題要及時予以糾正，記錄下學生普遍存在的問題。最后，教師應做好總結，將記錄下的問題向學生重點講解，再分析學生實驗報告的情況。這種方式與普通測量溫度實驗相比更具趣味性，可有效吸引學生參與到實驗中，在實踐操作之時掌握溫度計的使用方法。

2.指導學生獨立思考

在教學實踐，教師除了要為學生傳遞物理理論知識以外，更重要的任務是讓學生形成正確的學習與思考方式，能夠獨立思考和解決物理問題。STEAM教育理念應用中，若想切實提高學生自主思考能力，便要加強對學生的啟發和引導。通過提出適當的問題，幫助學生順利思考，提高學生的學習能力。在此期間，教師還可鼓勵學生根據提出的問題自主設計實驗方案，使實驗步驟得到優化，自行對實驗結果進行分析。在學生對實驗的分析與思考過程中，可形成良好的物理思維模式。

例如，在滬科版八年級第五章第二節“學習使用天平和量筒”中，本課教學重難點是，要求學生能夠正確使用天平與量筒測量質量或體積，養成耐心、細心以及愛護實驗器具的優良品質。若想進一步增強學生的主體意識，為學生講解天平和量筒使用規則，可改為讓學生閱讀說明書，自主學習使用方法，之后再為學生提出研究課題。教師可參照教材中的內容為學生安排新的課題，如“探究不同形狀的同一固體，其質量是否會發生變化”與“探究常溫下蒸餾水的體積與質量之間的關系”。學生接觸到兩個課題后會產生思考，首先是要用哪種固體進行第一個實驗，確保在形狀發生變化時不會受到外界影響。大多數學生通過觀察實驗室中的材料，都能意識到可選擇橡皮泥或冰塊。其次是第二課題中體積和質量的測量要在實驗報告中選擇什么單位，通過實際讀數，學生會選擇毫升和克作為主要單位。在最后的分析與總結實驗步驟中，盡管實驗內容簡單，但實驗報告的書寫相對復雜，要求學生要記錄好實驗過程、讀數、結論等。對于學生在實驗中出現的錯誤操作，也可以在實驗報告中加以記錄，用來指導學生進行“自省”，在今后的實驗操作中多加注意。教師可適當對學生的實驗報告書寫予以指導，輔助學生對物理思維進行歸納和調整，使其思路更加清楚。整個教學過程中，教師始終以觀察者、引導者的身份出現，在必要之時為學生提供幫助，真正實現將課堂還給學生。

3.結合小組合作模式

STEAM理念關注學生的理論和實踐操作，但個人的能力有限，部分物理實驗中單人操作難度相對較大，如果能多人圍繞課題進行合作，便能讓學生在協同合作中互相探討，樹立團隊合作意識，達到互相促進、共同進步的目的，也能讓實驗內容更加完整、嚴謹地開展。要求教師為學生創設具體的知識運用情境，通過鍛煉學生的創造性與主動性，使學生在相互協作中共同完成知識探究任務。傳統教學中大多以驗證性實驗為主，即先教授學生理論知識，再通過理論知識的運用，推斷出實驗的現象與結果，再利用實驗驗證理論知識的正確與否。這種方式與STEAM理念相悖，不利于學生物理思維與探究能力的培養。為此，教師可采用小組合作模式，使知識探究的效率得到顯著提升。

例如，在滬科版八年級第四章第一節“光的反射”中，本課要求學生認識光反射的規律，理解反射現象中光路的可逆性，以及入射角、反射角、法線的含義。在實際教學中，教師首先要做好分組工作，參考學生的實際學習情況和學習態度進行合理分組，也要綜合考慮學生的物理素養，用以確保學生知識探究的積極性。確保每組學生中都有優等生和后進生，使學生能夠形成互幫互助的和諧氣氛，組員之間具有互相監督與促進的作用，且在具有強烈責任心的組長的帶領下，使整個小組的學習效率能夠得到提高。根據本課的教學目標，教師可安排這樣的課題：將一張白紙固定在水平桌面上，在白紙的中間畫一條直線，這條直線兩側畫幾條角度不同的直線。讓使用手電筒沿著紙縫射出的光纖，分別沿著角度不同的直線射向鏡面，觀察反射出的光線，探究反射光的方向以及反射光線與紙中間直線角度的關系。這個實驗是傳統驗證性實驗的“探究版”，將光反射規律的驗證過程轉化成了探究過程。每組學生在實驗時分工明確，有的負責固定紙張，有的負責固定手電筒的射出光線，有的負責用量角器觀察角度，還有的負責記錄讀數和填寫實驗報告。通過報告的填寫，學生可探索出光反射定律，在教師的總結下實現科學、嚴謹的知識探究態度的樹立。實驗現象和數據的記錄，是分析與研究實驗結果、得出定理的重要參考依據。教師應在教學中關注這一層面，發展學生的科學觀念，為今后的學習提供幫助。

4.創設問題情境

初中階段的學生具有較強的求知欲，在STEAM教育理念下，教師可牢牢把握學生認知的關鍵點，設計出能夠引發學生思考的問題情境，促進學生創新精神的培養。將現實生活中發生的現象引入到情境創設中，可讓學生意識到物理知識在生活中的應用，進而增加學生探究物理規律的內部驅動力。

例如，在滬科版八年級第九章第二節“阿基米德原理”中，本課要求學生在理解阿基米德原理的基礎上，能夠解決簡單問題，認清浮力與排開液體重力間的關系。為活化學生的思維，教師可在教學導入部分創造這種問題情境：“將一塊鐵投入水中時，鐵塊會立刻下沉，但為何投入木塊時卻能漂浮在水面上？”部分學生可能會根據生活經驗回答道：“因為鐵塊重于木塊?！苯處熇^續引導：“將重量都是10千克的木塊和鐵塊同時放入水中，為何木塊依然能在水面上漂??？”雖然這一引導過程反駁了學生的答案，但也起到了引發學生探究興趣的作用。在教師接下來的指導下，學生會為了解答導入部分的疑惑積極參與活動，主動創新實驗方式，總結出規律和定理，從而提高對本課知識內容的理解程度，培養創造性學習的能力。

結語

綜上所述，在初中物理教學中融入STEAM教育理念，有利于拓展學生的視野與綜合思維，增強學生對物理應用情境的認知。通過引起學生的興趣、指導學生自主思考、結合小組合作模式、打造問題情境等手段，使STEAM理念在教學中發揮出更大的作用，推動我國初中物理教育事業的平穩發展。