STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用

摘 要：物理家庭實驗在幫助學生掌握物理知識與應用物理知識、提高物理教學效果方面發揮著重要作用。因此，初中物理教師應積極構建基于物理家庭實驗的教學體系。為激發學生參與物理家庭實驗活動的興趣，提高學生的物理學科素養，教師還需要通過應用STEAM教育理念，創新初中物理家庭實驗的形式。本文首先介紹了STEAM教育理念與物理家庭實驗，然后分析了STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用意義，接著提出了STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用途徑，旨在為物理家庭創新實驗教學活動的高效推進提供一些參考。

關鍵詞：STEAM教育理念；家庭創新實驗；初中物理；應用

【中圖分類號】G622 【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2539（2024）11-0037-03

在教育改革不斷深化的背景下，初中物理教師應當優化物理家庭實驗教學工作。而STEAM教育理念可以為物理家庭實驗教學工作的改進與優化提供指導，創新物理家庭實驗教學工作，促進教學成效的提升。為此，教師可以將STEAM教育理念與物理家庭實驗相結合，科學制訂基于STEAM教育理念的物理家庭實驗教學方案，進一步優化物理家庭實驗教學工作，為學生物理學科素養提升奠定基礎。同時，教師還需要注重反思與總結基于STEAM教育理念的物理家庭實驗教學工作，并不斷調動學生的學習積極性，確保學生在參與實驗活動的過程中拓寬視野，提升認知，進一步完善知識體系。

一、STEAM教育理念與物理家庭實驗介紹

（一）STEAM教育理念

STEAM教育理念是一種注重跨學科整合和創新實踐的教育理念，它將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數學（Mathematics）融為一體，旨在培養學生的綜合素養和創新能力[1]。為強化初中物理家庭創新實驗開展效果，提高學生物理學科素養，教師可以研究STEAM教育理念與物理家庭創新實驗之間的關系，優化物理家庭創新實驗教學工作，使學生在完成物理家庭創新實驗的過程中獲得全面發展。

（二）物理家庭實驗

物理，作為自然科學的重要分支，重在探索自然界的基本規律和現象。然而，在實際教學過程中，部分學生覺得物理抽象且難以理解。為了讓學生更好地掌握物理知識，并將其應用于日常生活中，物理家庭實驗成為一個有效的途徑[2]。而物理家庭實驗本質上就是以物理知識為基礎，以生活材料和工具等為載體而形成的實驗形式。教師通過在物理教學的過程中為學生布置物理家庭實驗作業，指導學生開展實驗操作，這不僅可以培養學生的物理學習興趣，而且可以提升學生應用物理知識解決實際生活問題的能力。由此可見，物理家庭實驗對于促進學生發展具有重要意義。因此，教師需要主動組織物理家庭實驗活動，使學生獲得良好的物理學習體驗。

二、STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用意義

一方面，可以提高學生綜合實踐能力。STEAM教育理念強調打破學科界限，增長學生見識，提高學生綜合素養。而基于STEAM教育理念的初中物理家庭創新實驗更是要求學生在參與家庭創新實驗的過程中綜合運用所學的物理知識以及其他學科智慧、技術工具等，解決實際問題[3]。在這個過程中，學生不僅需要掌握基本的物理原理，而且需要學會如何選擇合適的工具、如何設計實驗方案、如何運用各種學科知識開展實驗活動以及如何分析實驗結果等。對于學生來講，通過參與STEAM教育理念下的物理家庭創新實驗活動，可以增強綜合實踐能力，促進他們的全面發展。

另一方面，可以推動物理教學改革和創新。傳統的物理教學方式往往注重知識的灌輸和應試技巧的訓練，而忽略了對學生實踐能力和創新精神的培養。通過組織基于STEAM教育理念的家庭實驗活動，教師可以引導學生主動探索、發現問題、解決問題，從而推動物理教學改革和創新[4]。由此可見，通過將STEAM教育理念應用于初中物理家庭創新實驗中，不僅有助于提高學生的綜合實踐能力，而且可以推動物理教學的改革和創新。基于此，教師需要深入研究STEAM教育理念，把握STEAM教育理念的精髓，將STEAM教育理念作為初中物理家庭創新實驗教學活動開展的指導思想，提高初中物理家庭創新實驗活動的實施效果。

三、STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用建議

（一）問題引領：體現綜合性，強化學以致用

通常情況下，多數學生會認為物理家庭實驗屬于一種基于物理知識而進行的實驗操作，與藝術沒有本質上的關聯。然而事實上，物理家庭實驗不僅蘊含著科學知識，還蘊含著豐富的藝術元素。教師需要深入挖掘物理家庭實驗的藝術元素，科學借助物理家庭實驗對學生進行藝術教育，提高學生的藝術素養，增強學生的審美能力[5]。

以基于“光的色散”的物理家庭實驗為例，教師可以在課堂教學的過程中，通過問題引領的方式，幫助學生掌握基于“光的色散”的實驗知識，掌握物理家庭實驗操作技巧，增強學生的實操能力，培養學生的審美意識。在此過程中，教師可以從以下角度推進問題引領教學活動，以達到良好的教學效果。

首先，學習“光的色散”物理知識并進行三棱鏡實驗操作，學生能夠了解到“專業的三棱鏡可以分解七彩陽光”。為保證物理家庭實驗活動的順利開展，教師可以提出以下問題：“請同學們動動腦筋，想一想在學校中如何使用三棱鏡分解七彩的陽光，并清晰呈現分解的陽光？再想想在家庭中開展此實驗時，需要怎樣呈現分解的陽光呢？”有的學生經過思考，會回答可以使用幕布呈現陽光。

接著，為進一步推進物理家庭實驗活動開展，保證實驗效果，教師需要繼續提出問題：“使用三棱鏡呈現的陽光比較分散，那么你們知道該怎么樣避免這一問題嗎？”由于一些學生基礎知識比較扎實，也深刻理解“光的色散”課程內容，因此他們能夠正確回答問題。例如，有的學生會回答：“將凸透鏡放置在三棱鏡前可以避免所呈現的陽光過于分散。”

通過上述教學活動，學生可以更好地把握基于“光的色散”物理家庭實驗的操作要點，保證實驗效果。通過開展此項實驗活動，不僅可以提高學生對“光的色散”物理知識的理解與認識，而且可以讓他們在實驗過程中發現自然之美和物理之美，進一步提高審美水平。

（二）學科整合：整合實驗素材，探究整體思路

在基于STEAM教育理念的物理家庭創新實驗中，教師不僅需要幫助學生掌握物理學科知識，還需要引導學生在參與實驗的過程中掌握其他學科知識，讓學生了解不同學科知識之間的內在聯系，提高學生對不同學科知識的認知，增強學生的跨學科學習能力，促進學生的全面發展。為實現上述教學目標，貫徹落實STEAM教育理念，教師可以在物理家庭創新實驗中注重整合實驗素材。

以“水果電池家庭實驗”為例，在這個實驗中，學生需要使用兩個金屬片與水果相連，將LED燈點亮，這屬于物理發電過程。由于“水果電池家庭實驗”不僅包含物理學科知識，而且包含化學學科知識。所以，教師除了需要引導學生探究物理學科知識，還需要引導他們探究化學學科知識。

在具體教學過程中，教師可以布置以下關于化學學科的探究任務：1.說出“水果電池家庭實驗”中所使用的兩個金屬片的化學性質；2.用化學知識解釋點亮LED燈的原理。為確保學生順利完成上述任務，教師可以讓學生以小組為單位，共同分析與探究這些問題。例如，有的學生會指出所使用的兩個金屬片中，必然有一個化學性質比較活潑的金屬片。還有的學生會指出，之所以能夠點亮LED燈，是因為金屬置換出了水果中的氫離子，使電路產生了正電荷，而電荷移動后點亮了LED燈。學生回答正確之后，教師可以引導學生總結該實驗涉及的物理與化學學科知識，鼓勵學生整合所學的物理與化學學科知識，進一步完善相關知識框架。

（三）項目設計：創設實驗情境，布置真實任務

為提高基于STEAM教育理念下的物理家庭創新實驗活動開展水平，保證學生獲得豐富的學習體驗，教師可以設計物理家庭實驗項目。同時，教師還可以圍繞物理家庭實驗項目，創設實驗情境，設計結合生活實際的任務，科學開展物理家庭實驗項目。

以“密度與社會生活”的家庭物理實驗為例，“密度與社會生活”是初中物理的教學內容。在完成“密度與社會生活”的課堂學習任務后，學生會初步了解“密度與社會生活”的相關物理知識。對此，教師可以設計測出家庭飾品密度的物理家庭實驗項目。

為激發學生參與實驗項目的熱情，教師需要創設相關的情境。例如，可以讓學生找出家里的飾品，結合所學的密度知識以及掌握的密度實驗操作技能等，制訂實驗方案，測出某一個飾品的密度。

接著，教師應當對學生進行指導，以提高學生的項目完成效率與質量。教師可以讓學生寫出相關公式（ρ=m/V），引導學生分析測量密度的關鍵要素。通過分析ρ=m/V公式可以發現，在清楚了飾品的體積與質量之后，才可以更好地計算飾品的密度。

然而，學生雖然知道了測出密度的前提是清楚飾品的體積與質量，但是并不知道怎樣才可以測出飾品的體積與質量。為幫助學生解決這一問題，教師可以讓學生結合生活與其他物理公式，探究測出飾品體積與質量的方法。有的學生經過探究發現可以使用電子秤，運用m=G/g公式，得出飾品的質量。

而在測體積時，則可以將飾品放入有刻度的水杯中，通過水面上升的高度，計算飾品的體積。在進行實驗指導后，教師需要讓學生在周末抽出時間，開展以上家庭物理實驗活動。在完成實驗后，學生需要寫一份實驗報告[6]。同時，學生還需要進行實驗反思，及時發現實驗操作中存在的問題并總結經驗。

四、結語

綜上所述，STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用具有積極意義。教師通過問題引領、跨學科整合、項目設計等教學策略，不僅激發了學生的學習熱情和創造力，還培養了他們解決實際問題的能力，進一步提升了物理教學效果，為他們未來的學習和職業生涯打下堅實的基礎。

（責任編輯：謝蓓）

參考文獻

[1] 李雪芳.基于STEAM理念的教育機器人物理創新實驗研究[J].中學理科園地，2023，19（6）：1-2+5.

[2] 陳崢嶸.基于STEAM理念的“初中物理家庭創新實驗”的內涵及意義的探析[J].文理導航，2020（35）：47-48.

[3] 史漢軍.STEAM理念下初中物理實驗的改進——以“做功改變物體的內能”實驗為例[J].實驗教學與儀器，2023，40（6）：46-48.

[4] 岳志兵.STEAM教育理念下高中物理培養學生創新思維探討[J].今天，2023（5）：0155-0157.

[5] 黃衛琴.探討初中物理家庭創新小實驗的有效實施策略[J].中國科技期刊數據庫科研，2023（11）：0156-0159.

[6] 趙忠文.“STEAM+”理念下高中物理創新實驗校本課程的開發實踐研究[J].學周刊，2021（32）：33-34.