STEAM教育理念導向下初中物理跨學科教學的實踐研究

在新時代背景下，社會更需要具備綜合素養與創新思維的人才。傳統物理教學過于重視理論知識的講解，忽視實踐應用，已經難以滿足時代發展的需求。STEAM教育理念強調科學、技術、工程、藝術與數學的跨學科融合，教師將其融入初中物理課堂能讓學生從多元視角理解物理原理，增強學生的學習代入感、參與感、獲得感。為此，教師要以STEAM教育理念為指引開展教學活動，讓學生了解豐富多彩的學科知識[」

、STEAM教育理念的內涵

STEAM教育理念以科學、技術、工程、藝術、數學的交叉融合為核心，強調知識的整體性與實踐的綜合性。它倡導構建以真實問題為驅動、以項目實踐為載體的學習生態，讓學生在跨學科情境中運用多元思維解決復雜問題，以此培養兼具科學理性與人文情懷、理論素養與實踐能力的復合型人才[2]。

二、STEAM教育理念導向下初中物理跨學科教學的重要意義

（一）有利于加深學生對物理概念的理解

STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學重視多學科知識的整合，能幫助學生構建立體的物理概念知識網絡。數學的量化思維能幫助學生解析物理變量間的邏輯關系，技術工具能幫助學生突破抽象概念的理解壁壘，藝術化表達能使微觀物理過程可視化。這樣的教學能突破單一學科教學的局限，使學生從多個維度解析物理現象，在知識交叉印證中加深對物理原理的理解，構建系統的知識框架，有效避免機械記憶導致的概念模糊問題。

（二）有利于培養學生的綜合實踐能力

STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學以真實問題為導向，要求學生綜合運用多學科知識解決復雜問題。在實踐過程中，學生需要結合物理原理制訂具有可操作性的技術方案，運用工程思維優化實施路徑，并通過藝術化設計提升成果的實用性與創新性。這能鍛煉學生的知識遷移應用能力，培養學生的問題拆解能力、決策創新能力與資源整合能力，讓學生在應對現實挑戰時靈活調用所學知識。

（三）有利于培養學生的科學探究精神

STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學能通過開放式的問題情境與跨學科協作，激發學生的探索興趣，培養學生的科學探究精神。無標準答案的實踐任務能讓學生打破思維定式，在假設驗證、方案優化中培養批判性思維；藝術與技術的結合能提升探究過程的趣味性，消除學生的畏難情緒，激發學生的探索興趣[3]。這種學習生態強調過程性體驗，鼓勵學生在試錯中積累經驗，逐步形成“質疑一探究一反思”的科學思維方式，能培養學生主動求知、敢于創新的科學精神。

三、STEAM教育理念導向下初中物理跨學科教學的核心原則

（一）核心聚焦原則

STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學中，教師要遵循核心聚焦原則。該原則強調以物理學科知識為核心，引入其他學科元素。在教學時，教師要圍繞物理課程標準確定教學目標，將技術工具作為實驗優化的手段，將數學方法作為數據分析的支撐，將藝術設計作為成果呈現的方式，打造多學科賦能物理教學的協同生態，幫助學生在知識交叉學習中加深對物理本質的理解。

（二）真實情境原則

真實情境原則要求教師設計與現實生活、社會發展聯系緊密的教學內容，通過創設具有現實意義的問題情境，激發學生主動運用跨學科知識解決實際問題的興趣。教師要結合能源危機、環境保護、科技創新等熱點話題提煉教學主題，將物理規律融入真實場景中。這種基于真實情境的教學，不僅能培養學生的知識應用意識，還能讓學生認識到物理學科的社會價值。

（三）實踐探究原則

實驗探究原則以學生親身體驗與主動探索為核心，強調通過項目實踐、實驗操作等方式促進學生的知識學習與能力發展。在教學中，教師要適當減少理論講解，增加開放性、探究性任務，鼓勵學生在動手實踐中發現問題、提出假設、驗證結論。比如，在跨學科實驗設計中，教師可讓學生自主選擇技術工具，優化實驗方案，并通過團隊協作完成整個探究過程，以此培養學生的創新思維、批判性思維和團隊協作能力[4]

四、STEAM教育理念導向下初中物理跨學科教學的路徑

（一）基于項目學習，提煉跨學科教學主題

基于項目學習的跨學科主題教學能夠打破學科壁壘，將物理知識與現實問題聯系起來，激發學生的探索熱情。教師圍繞復雜問題設計綜合性項目，讓學生用多學科知識解決問題，能培養學生的系統思維與創新能力。為此，教師應立足物理課程標準，結合社會熱點與生活實際提煉具有趣味性、挑戰性的主題。同時，教師在設計項目時，應明確物理學科核心目標，深入分析技術、工程、藝術、數學等學科內容的融入路徑，確保項目既能實現知識整合目標，又能激發學生的探究興趣[5]

（二）圍繞特定主題，整合跨學科知識內容

某些主題能成為知識整合的紐帶，將物理知識與其他學科知識有機融合。學生圍繞特定主題進行知識探索，能構建完整的知識體系，理解在解決問題時不同學科知識的協同作用，從而提高綜合運用知識的能力。為此，教師應深入研究特定主題所涉及的不同學科的知識，梳理各學科知識之間的內在關系，并根據主題要求設計引導性問題，以此提升學生學習的針對性和效果。

例如，圍繞“設計制作保溫盒”主題，教師可以系統整合物理、數學、藝術等學科的知識，設計結構化學習內容。在物理方面，教師可讓學生探究泡沫、陶瓷、金屬等不同材料的導熱系數的差異，理解真空隔熱、空氣層保溫的原理；在化學方面，教師可讓學生聚焦材料的熱穩定性與環保屬性，分析新型保溫材料的化學成分；在數學方面，教師可讓學生運用數學知識計算保溫盒的表面積與體積，并計算保溫盒的保溫效果；在藝術方面，教師可讓學生結合相關知識提升保溫盒的美觀度和便攜性。此外，教師可設計“如何通過材料組合降低熱傳導效率？”“怎樣運用黃金分割理論設計保溫盒？”等引導性問題，幫助學生構建系統的知識網絡。

（三）組織實驗活動，豐富跨學科實踐體驗

以“設計制作保溫盒”的跨學科教學為例，教師可以熱傳遞原理為基礎，融入技術、工程、藝術、數學學科的內容，提煉具有現實意義的跨學科教學主題。該項目聚焦生活中食品保溫等實際需求，要求學生思考如何通過材料選擇、結構設計與功能優化，實現減緩熱量散失的目標。教師可設計如下遞進式任務：（1）運用物理知識分析熱傳導、熱對流、熱輻射三種傳熱方式；（2）運用工程思維設計保溫盒的結構框架，借助數學知識確定材料厚度與空間尺寸；（3）通過藝術設計提升保溫盒的美觀度與實用性。在提煉主題的過程中，教師要明確核心目標一理解保溫的本質是阻礙熱傳遞。以此為導向，將技術應用、工程設計、藝術審美等融入項目各環節，讓學生在解決實際問題時主動探索跨學科知識的應用價值。

實驗活動是跨學科教學的重要內容。在親身參與實驗活動的過程中，學生能深入理解理論知識，提升實踐能力，獲得豐富的實踐體驗。為此，教師應依據跨學科主題和教學目標精心設計實驗活動，明確實驗目的、步驟與注意事項，提前準備好實驗器材，以此確保學生實驗順利進行。在學生開展實驗的過程中，教師需要加強巡視指導，及時解決學生遇到的問題，引導學生觀察實驗現象，思考實驗涉及的原理。

例如，在“設計制作保溫盒”跨學科教學中，教師可設置相應的實驗活動，以此幫助學生驗證設計方案，加深對相關知識的理解。教師可以依據主題和教學目標精心設計對比分析不同材料保溫性能的實驗方案，明確實驗目的和實驗步驟，并提前準備好相關的實驗器材。在此基礎上，教師可引導學生開展實驗。在學生開展實驗的過程中，教師要加強巡視指導，及時糾正學生出現的錯誤，并引導學生觀察相應的實驗現象，思考泡沫多孔結構能阻礙熱傳遞的原理。通過動手實踐，學生不僅能掌握熱學知識，還能認識到多學科協作在解決實際問題中的重要作用。

（四）借助信息技術，拓展跨學科學習場景

物理學科一些知識較為抽象，僅靠課本文字與簡單實驗，學生理解起來有一定難度。在STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學中，教師運用信息技術能豐富教學資源和教學方式。借助虛擬仿真技術、在線學習平臺等，學生可以突破時間和空間的限制，接觸更多物理知識和案例，從而提升物理學習效果[6]。為此，教師應不斷提升自身的信息技術應用能力，熟練掌握數字化工具的使用方法，根據教學內容整合優質資源，使學生更好地了解豐富多彩的物理世界。

例如，在“設計制作保溫盒”跨學科教學中，教師可應用虛擬仿真技術，讓學生直觀感知熱量在不同材料和結構中的傳遞過程。教師可以利用專業的物理仿真軟件，模擬不同溫度環境下不同材質和不同結構的保溫盒的熱量散失情況。這樣一來，學生能通過觀察保溫盒內溫度的變化曲線，深刻理解不同材料導熱性的差異以及結構設計對保溫效果的影響。同時，教師可以借助在線學習平臺分享關于保溫盒設計的前沿案例等資料，讓學生拓展學習。當然，學生也可以在平臺上分享自己的設計思路、實驗數據和遇到的問題等，并進行相應的討論。此外，學生在課后可以通過在線課程進一步學習與保溫盒設計相關的工程、藝術等知識，不斷優化設計方案。

（五）優化評價體系，強化跨學科學習反饋

教師優化評價體系能更全面客觀地評價學生的跨學科學習效果，及時反饋學生的學習情況，讓學生了解自己的優勢與不足，有針對性地進行查漏補缺。教師應建立多元化評價體系，綜合運用教師評價、學生自評與互評等多種評價方式，確保評價主體的多樣性；制訂科學合理的評價標準，確保評價標準涵蓋多個方面的內容；采用檔案袋記錄學生的跨學科學習過程，確保評價的持續性。

例如，在“設計制作保溫盒”跨學科教學中，教師應以“過程 + 成果 + 素養”為核心構建三維評價體系。在過程性評價方面，教師可以通過課堂觀察、實驗日志和小組討論記錄等，追蹤學生的學習思考過程，重點關注學生在遇到問題時能否運用物理原理分析原因，并通過工程手段優化設計。在成果性評價方面，教師可采用“雙維度”評價標準：一是功能性評價，通過收集保溫盒保溫時長、密封性等數據量化評估產品性能；二是創新性評價，可從結構設計、材料選擇、藝術表達等方面評估產品的創新性。在明確評價方式、評價主體、評價標準、評價內容的基礎上，教師可利用電子檔案袋記錄學生的設計草圖、實驗數據、修改情況等，以此將學生的學習軌跡可視化，為后續動態調整跨學科教學策略提供數據支撐。

結語

STEAM教育理念導向下的初中物理跨學科教學是順應教育教學改革創新趨勢的教學方式，能有效激發學生的學習興趣，提升學生的學習積極性和自信心。基于STEAM教育理念，教師通過提煉教學主題、整合知識內容、組織實驗活動、運用信息技術等手段，能有效開展跨學科教學，激發學生的學習主動性與創新潛能。為此，教師應持續探索STEAM教育理念與物理教學深度融合的方法，完善課程設計與評價機制，讓跨學科教學成為培育新時代創新人才的新“引擎”。

[參考文獻]

[1］楊傳彬.STEAM教育理念在初中物理家庭創新實驗中的應用[J].當代家庭教育，2024（11）：37-39.

[2］周曉霞.基于STEAM教育理念的初中物理教學策略研究［J].學周刊，2024（17）：83-85.

[3］隋國偉.STEM教育模式下的初中物理與其他學科融合實踐與效果評價[J］.數理天地（初中版），2024（8）：76-78.

[4］張虎雄.基于STEAM教育理念的初中物理單元作業設計探究［J］.數理天地（初中版），2023（22）：60-62.

[5]汪波.STEM教育理念在初中物理教學中的實踐策略［J].啟迪與智慧（上），2023（10）：95-97.

[6］張瑞元.STEAM教育理念融入初中物理教學實踐策略研究［J].考試周刊，2023（13）：116-120.