初中物理之STEAM課程教學

黃沖

摘 要：在中學物理教學中，開展STEAM教育，完成與課堂教學相關的各種各樣的小制作.不僅能幫助學生深化對物理知識的理解，還能拓展學生的思維能力，激發學生的創新能力和培養學生的團隊合作等能力.

關鍵詞：STEAM課程;中學物理教學;創新能力;團隊合作

文章編號：1008-4134（2019）14-0014中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

近年來，許多中小學都試圖將STEAM課程應用于學校教學，并進行了大量的探索和實踐.STEAM是科學（ Science）、技術（ Technology）、工程（ Engineering）、藝術（ Art）、數學（ Mathematics）幾個英文單詞的縮寫，簡而言之，STEAM教育是一門綜合性的教育，融合了科學、技術、工程、藝術和數學.STEAM課程在中學物理教學中開展，可以有效調動學生的學習興趣，進一步加深對物理知識的理解，提高學生的綜合能力.

1 中學物理教學中STEAM課程開展的意義

1.1 STEAM課程可以提高學生的綜合能力

當今很多初中生苦于在題海中掙扎，幾乎失去了學習的樂趣，每天只是被動地機械式地做題，學習效率相對非常低.這就好像教學生學籃球，在開始的時候，只告訴學生什么是籃球，籃球是多大的球，籃球有哪些規則等這些枯燥的東西.再把這些基本認識以試題的形式考他們.這樣肯定會抹殺很多人對學習籃球的興趣和籃球本身的熱愛.大部分籃球運動員，學習打籃球的過程，是先感受到籃球運動的美，然后自己愛上了籃球，有了興趣，再主動地努力地去學習打籃球.最后在學習籃球的過程中一步步了解籃球的歷史以及籃球的規則，更深地理解籃球這項運動的精神.學習籃球的過程也是世界觀、人生觀的塑造過程.

物理的學習過程也應如此，先讓學生感受到物理的神奇，進而愛上物理，有了興趣，再去鉆研那些神奇背后的原因.因為興趣是最好的老師.STEAM課程開展能很好地激發學生的學習興趣，從而進一步提升學生的思維能力、創新能力、團隊合作能力.

科學、技術、工程、數學和藝術之間存在著交叉影響和相互促進的關系.在STEAM教育中，它的任何部分都不能獨立.實現更深入的學習和對知識的理解，進一步擴大學生的思維能力.因為繪畫、音樂、影視等藝術都是創造力的來源.根據實際的生活經驗，培養兒童的空間概念及其對藝術的敏感性非常重要.通過對生活經驗，動手操作，物理觀察，想象，描述，聯想，模擬，分析和推理的記憶，我們可以更好地培養學生創造力的隱藏力量.

STEAM教育要求學生利用他們的大腦使他們變得實際、快樂，并專注于這個過程.在創新意識下，結合實踐和知識探索，可以真正喚醒學生固有的創新意識.STEAM教育使學生在實踐的過程中力求有效解決問題，這就要求與他人或同學交流或交換思想意見，充分發揮集體的智慧，這有利于培養學生團隊合作的能力.

1.2 STEAM課程可以增強學生對知識的掌握能力

學習的過程應該是快樂的，而且必須是快樂的.子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者.”因為只有這樣才能使學生的學習從“要我學”變成“我要學”.但是一些考試的試題，給了教師一些錯誤的導向.讓教師不得不按照老一套傳統模式來教學.比如有部分試題會考什么是重力、什么是牛頓第一運動定律、焦耳定律的內容是什么等等.這就好像告訴一個剛學籃球的人，籃球是什么做的，籃球的球場有多大，籃球有哪些特定的規則一樣枯燥.其實這些當學生有了興趣，學好籃球之后，會自主地去探索.

STEAM課程在中學物理教學中的開展，使學生學習的興趣大大提高.會主動去探究學習物理應該知道的知識，而不是被老師鞭策著前進，從而增強了學生對知識掌握的能力.

2 中學物理教學中STEAM課程開展案例

2.1 制作孔明燈

在學習浮力時，為了讓學生能直觀地感受到浮力，可以讓學生合作制作孔明燈，教師展示出幾種孔明燈后，讓學生討論分析出孔明燈和熱氣球的原理是燈內氣體由于熱漲冷縮，密度變小，小于外部空氣密度，所以會上浮.

讓學生根據需要自己帶材料.然后在一定的時間內讓學生完成設計組裝.評選出哪一組制作的最具有創意.然后比較自己的孔明燈和市場上買的孔明燈的不同點，比較誰優誰劣.還有哪些可以改進的地方.

孔明燈的制作過程從以下幾個方面體現了STEAM的教育理念：

“S”：孔明燈的原理;

“T”：各個器材的連接技術;

“E”：所有器材的組裝過程;

“M”：孔明燈的各個器材的裁剪過程中需要測量;

“A”：孔明燈的整體設計.

可能需要的器材：小蠟燭、垃圾袋、紙、細鐵絲等

2.2 利用平面鏡完成各式各樣的創意制作

2.2.1 利用平面鏡完成各種魔術

當學習平面鏡成像時，播放劉謙春晚上從鏡子里伸出手的魔術，讓學生討論分析其原因.可以根據這個原理先模仿出這個魔術（如圖1所示）.然后再創造出自己的魔術.

2.2.2 制作正方形鏡子箱子

準備兩面豎直、面對面放置的鏡子（鏡子越大越好），將頭放進中間，朝一面鏡子看去.可以看到無數個自己.讓學生討論分析其原因.然后根據這一現象，制作一個正方體鏡子（一面開口）.當學生制作完成后，讓學生自己感受一下效果如何.當他看到自己制作的鏡子里有無數個自己，那種興奮和激動會激勵他好好學習.

可能需要的器材：鏡子、玻璃刀、刻度尺、小釘熱熔膠、紙板、小刀.還可以將兩面鏡子成120度夾角豎直放置在桌子上.自己坐在桌子前吃飯.會神奇地發現好幾個自己陪自己吃飯.

2.2.3 自制溫度計

在學生學習液體溫度計原理時，當學生了解了液體的溫度計原理是由于液體的熱漲冷縮，以及溫度計上的刻度是選擇標準大氣壓下冰水混合物的溫度為0℃和水沸騰的溫度為100℃，然后將其分成100等份，每一等份為1℃之后，讓學生動手自己設計、組裝溫度計.然后讓學生思考如何給自己制作的溫度計標上刻度這里會遇到一個常見問題，自制的溫度計由于長度問題沒有100℃的刻度值.怎么來給自制的溫度計標上刻度.這個問題可以讓學生討論解決.通常可以用一杯冷水和一杯溫水，讓溫度計先測量出其真實的溫度.然后根據這兩個溫度來標注相應的溫度.

制作完成之后比較自己的溫度計和市場上買的溫度計的不同點，比較誰優誰劣.自制的溫度計還有哪些可以改進的地方（如圖2所示）.比如有精確度、外觀造型、量程等方面.

可能需要的器材：小玻璃瓶、紅墨水、細筆芯、紙板、熱熔膠、溫度計、一杯熱水、一杯冷水.

2.2.4 自制桿秤

在學習杠桿平衡條件時，知道了杠桿的平衡條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂等.基本知識時，讓學生討論分析桿秤的原理.

然后比較自己的桿秤和市場上買的桿秤的優缺點（如圖3所示）.市場上的秤有兩個拎的地方.這樣做的好處是可以增大桿秤的測量范圍.還可以讓學生思考一下.以前桿秤缺斤少兩是通過增加秤砣的質量還是減小秤砣的質量.

可能需要的器材：小鉤碼、細線、硬紙板、木棒

2.2.5 自制電動機

在各式各樣的玩具和器械中都有電動機.其實電動機的原理很簡單，是由于磁場對通電導體具有力的作用.在學習了電動機的原理時，播放一個電動機制作的視頻.讓學生參照視頻，自由選材，制作一個電動機.做好后讓學生思考給電動機加上一個什么外觀讓他看上去更有意思，或者用這個電動機組裝成一個什么玩具.這里最難理解和制作的就是換向器，很多學生沒做成功就是因為換向器沒做好.當學生理解了換向器的作用，就基本上理解了電動機的原理.

當學生看著自己制作的電動機（如圖4所示）通上電后能夠神奇地轉動起來時，那種興奮和成就感，會讓他們積極主動地學習物理.

可能需要的器材：電池、導線、磁體、小刀、老虎鉗

中學物理教學中通過STEAM課程的開展，使學生在做中學、學中做，充分體現了現在物理學習的STSE理念.

3 結語

中小學階段的信息技術課程目前處于一個快速發展以及不斷研究的進程，還沒有統一明確的規范和形式，不同地方的教學方式存在著比較大的差異，每個學校的教學環境和教學設備也有不同，但云時代、大數據時代對教育人才培養提出了更高的要求，不斷提高和重視中小學教學中信息技術課程的地位.通過STEAM課程在初中物理學科中培養、發展學生的STEAM素養，STEAM教育理念與中小學的“研究性學習”課程緊密結合.在理論研究基礎上，提出基本思路，充分認識 STEAM教育理念下研究性學習活動變革的具體內容，進而通過實施過程加以驗證，最后分析了兩者融合產生的價值，即學生自主力與探究力提升、知識教育向綜合素質教育轉變以及學生社會基礎能力建設，同樣也提高了初中物理課程的教學效果.

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