STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)在高職物理教學(xué)中的實(shí)踐探究

李茹 魯明亮

摘? 要：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，高職物理的教材里含有許多演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。基于STEAM的教學(xué)理念，高職物理學(xué)可以融入趣味演示實(shí)驗(yàn)，隨著國(guó)家對(duì)職業(yè)教育和高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重視，高職物理教學(xué)要在改革中不斷研究新的教學(xué)策略。在高職物理課堂教學(xué)中引入STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開發(fā)學(xué)生多元智力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維都有著重要的作用。

關(guān)鍵詞：STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)? 高職物理? 實(shí)踐研究? 教學(xué)

中圖分類號(hào)：G64 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（c）-0217-03

Abstract： Physics is a subject based on experiments. There are many demonstration experiments and group experiments in the teaching materials of higher vocational physics. Based on the teaching concept of steam， vocational physics can be integrated into interesting demonstration experiments. With the national emphasis on vocational education and the cultivation of high-quality application-oriented talents， vocational physics teaching should constantly study new teaching strategies in the reform. The introduction of steam interesting demonstration experiment in physics classroom teaching of higher vocational education plays an important role in stimulating students' interest in learning， developing students' multiple intelligence and cultivating students' innovative thinking.

Key Words： Steam interesting demonstration experiment; Higher vocational physics; Practical research; Teaching

1? 背景

《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》提出，職業(yè)教育是深化教育改革的重要突破口。高職學(xué)校是國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要陣地，必須在課程建設(shè)和改革中注入新理念。物理是高職學(xué)校課程設(shè)置中非常重要的一門公共基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。由于職業(yè)學(xué)校的學(xué)生在初中就普遍存在理科基礎(chǔ)差的現(xiàn)象，而物理又是一門難度較高的學(xué)科，所以許多高職學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)存在缺乏學(xué)習(xí)興趣和畏難心理等問題。這些問題導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理知識(shí)掌握不佳，不僅嚴(yán)重影響將來的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，更阻礙了學(xué)生專業(yè)核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，長(zhǎng)此下去，勢(shì)必成為國(guó)家的高素質(zhì)技能人才的培養(yǎng)的不利因素。因此，高職物理教學(xué)應(yīng)積極拓寬思路，不斷深化教育改革，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和手段，采用形式多樣的教學(xué)策略，并在教學(xué)中注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生掌握好物理基礎(chǔ)知識(shí)。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，高職物理的教材里含有許多演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)一般都有專門配套的實(shí)驗(yàn)器材，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，往往很難在課堂上簡(jiǎn)單快速地操作結(jié)束，趣味性也不太強(qiáng)。基于STEAM的教學(xué)理念，高職物理學(xué)可以融入趣味演示實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建STEAM模式的高職物理課堂，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。事實(shí)上，我們的日常生活中就存在著許許多多有趣的物理現(xiàn)象，教師可以利用手邊簡(jiǎn)單常見的材料設(shè)計(jì)一些趣味物理實(shí)驗(yàn)，在課堂上講授某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，給學(xué)生演示。這些趣味演示實(shí)驗(yàn)由于取材于生活、操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象卻出人意料，往往令學(xué)生感到震撼，給學(xué)生留下極為深刻的印象，不僅可以極大激發(fā)高職學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，更讓學(xué)生加深物理知識(shí)的理解，開發(fā)學(xué)生的多元智力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。本文以《光的折射》為例，在高職物理課堂引入STEAM趣味物理實(shí)驗(yàn)，并對(duì)教學(xué)片段進(jìn)行實(shí)踐研究，以期為高職物理教學(xué)提供一些新的思路。

2? 《光的折射》教學(xué)片段展示

下面以《光的折射》這一節(jié)內(nèi)容時(shí)的教學(xué)情景為例，展示STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)融入高職物理課堂的教學(xué)片斷。在講解光的折射定律和折射率的定義及公式等課本上的知識(shí)點(diǎn)之后，請(qǐng)學(xué)生配合完成一個(gè)物理魔術(shù)表演“完全透明的小玻璃杯”，也就是一個(gè)STEAM趣味物理演示實(shí)驗(yàn)。

教師：大家有沒有看過關(guān)于“透明人”或者“隱形人”的電影？

學(xué)生（開始興奮）：看過！

教師（示意大家安靜）：大家思考一下，電影中的“透明人”我們看不見，但是玻璃是透明的，為什么我們卻能看見它呢？

學(xué)生思考，有人想到答案：玻璃并不是完全透明的，還要反射一部分光。

教師：那么，如何才能像電影中的隱形人一樣讓玻璃也隱形呢？

在學(xué)生期待中，教師開始演示實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)大的玻璃杯中放一個(gè)小玻璃杯，并請(qǐng)學(xué)生觀察并確認(rèn)小玻璃杯在大玻璃杯中。接著，教師往大玻璃杯中緩緩倒入無色透明的嬰兒潤(rùn)膚油，學(xué)生們看到小玻璃杯一點(diǎn)點(diǎn)的消失在透明液體中，他們邊看邊驚呼：“小杯子不見了！”

教師：誰能揭秘這個(gè)魔術(shù)？

學(xué)生開始討論，但無人能解釋。

教師引導(dǎo)：我倒入的無色透明的液體是嬰兒潤(rùn)膚油。請(qǐng)大家看看書上折射率的表格，看看油的折射率和玻璃的折射率各為多少，再開動(dòng)腦筋思考。現(xiàn)在誰能揭秘呢？

某學(xué)生：光在兩種折射率相同的介質(zhì)中不發(fā)生折射。油的折射率是1.47，玻璃的折射率是1.50，這兩種物質(zhì)的折射率非常接近，所以光在這兩種介質(zhì)中幾乎沿直線傳播，也就是說光線從色拉油中幾乎完全透過小玻璃杯，因此我們看不見小玻璃杯。

教師：解釋得非常好！

3? STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐研究

3.1 STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

心理學(xué)研究表明，學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的一項(xiàng)重要的非智力因素。高職物理教學(xué)在新課導(dǎo)入階段就要重視對(duì)學(xué)生興趣的激發(fā)。學(xué)生有了學(xué)習(xí)興趣，才會(huì)有旺盛的求知欲，后面的教學(xué)才能順利開展。教師往往會(huì)在新課導(dǎo)入就安排趣味實(shí)驗(yàn)，這一做法效果非常好。而接下來的教學(xué)過程中，如果能在講授完本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)后，再設(shè)計(jì)一個(gè)趣味演示實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生把剛學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用進(jìn)去，會(huì)讓學(xué)生思維持續(xù)活躍和興奮，不但維持了新課導(dǎo)入時(shí)候的興趣，還能讓學(xué)生產(chǎn)生解決具體實(shí)際問題的成就感。

在上面的教學(xué)片段里，教師在講授完折射率之后，安排了“完全透明的小玻璃杯”的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)與科幻電影相聯(lián)系，現(xiàn)象出人意料，會(huì)讓學(xué)生發(fā)出驚嘆。學(xué)生通過觀察思考，得出實(shí)驗(yàn)原理后，一定會(huì)對(duì)這部分的物理知識(shí)留下極為深刻的印象。可見，STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

3.2 STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)開發(fā)學(xué)生的多元智力

美國(guó)哈佛大學(xué)發(fā)展心理學(xué)家霍華德·加德納（Dr.Howard Gardner）提出，人的智力結(jié)構(gòu)中存在著八種相對(duì)獨(dú)立的智力，即語言言語智力、數(shù)理邏輯智力、視覺空間智力、人際交流智力、身體動(dòng)覺智力、音樂節(jié)奏智力、自然觀察智力、自知自省智力[3]。高職學(xué)生雖然在學(xué)習(xí)成績(jī)方面的表現(xiàn)常常不盡如人意，但是根據(jù)多元智力理論，高職物理教師可以因材施教，利用STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)開發(fā)學(xué)生的多元智力，提高學(xué)生的綜合能力和核心素養(yǎng)。

在實(shí)驗(yàn)之前關(guān)于“透明人”的提問，可以極大地激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)的過程中積極對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行辨別和記憶，發(fā)展了他們視覺空間智力;學(xué)生在求知欲的引導(dǎo)下仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，看到出人意料的現(xiàn)象后努力思考其背后的物理原理，發(fā)展了自然觀察智力;在探索實(shí)驗(yàn)原理的整個(gè)過程中，學(xué)生們通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解決老師提出的問題，在科學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了邏輯推理，培養(yǎng)了數(shù)理邏輯智力。另外，這種趣味性很強(qiáng)、材料簡(jiǎn)單的STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)非常適合學(xué)生課后自己動(dòng)手嘗試這類小實(shí)驗(yàn)，從而鍛煉了學(xué)生的身體動(dòng)覺智力。

3.3 STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

STEAM趣味演示物理實(shí)驗(yàn)是根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象提煉設(shè)計(jì)出來的。高職物理課堂上的趣味物理演示實(shí)驗(yàn)可以只是“拋磚引玉”。即使是一些簡(jiǎn)單趣味實(shí)驗(yàn)也需要認(rèn)真地思考，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新。在課堂上的STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上教師可以引導(dǎo)學(xué)生不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反思，認(rèn)識(shí)到物理就在身邊，積極發(fā)現(xiàn)，勇于創(chuàng)新，增強(qiáng)物理的應(yīng)用意識(shí)。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)學(xué)過的物理知識(shí)思考日常物理生活中的物理現(xiàn)象，利用生活中的常見的材料挖掘和設(shè)計(jì)趣味物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

在這節(jié)光的折射和折射率的物理課之后，學(xué)生根據(jù)老師的趣味演示實(shí)驗(yàn)“完全透明的小玻璃杯”的實(shí)驗(yàn)原理，在生活中尋找折射率非常接近的材料來設(shè)計(jì)類似的實(shí)驗(yàn)。比如，有學(xué)生利用塑料尺和食用油，將塑料尺放入食用油中，塑料尺也“不見了”，只能看到刻度;有學(xué)生利用保鮮袋和水，將保鮮袋上畫上漂亮的圖案，放入水中，漂亮的圖案就“懸浮”在水中，美輪美奐……通過高職物理課堂上STEAM趣味演示實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性提高了，思路拓寬了，有了各種各樣的創(chuàng)新想法，全面提高了他們的創(chuàng)新思維和綜合能力。

4? 結(jié)語

高職物理課程是高職學(xué)校工科類專業(yè)普遍開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)課。該課程面對(duì)學(xué)生人數(shù)眾多，教學(xué)內(nèi)容豐富，是學(xué)生將來的專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。充分利用好STEAM趣味物理演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、多元智力和創(chuàng)新思維在高職物理課堂上得到開發(fā)和發(fā)展，不僅是職業(yè)教育的教學(xué)要求，更是國(guó)家和社會(huì)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型技能人才的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 李鴻，吳梅青.醫(yī)學(xué)高職高專物理課程建設(shè)和人才培養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制研究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2020，38（6）：12-14.

[2] 姜龍.論五年制高職物理直觀對(duì)比教學(xué)[J].智庫時(shí)代，2019（44）：211，223.

[3] （美）霍華德·加德納.多元智能[M].沈致隆，譯.北京：新華出版社，1999.

[4] 浦立孟.高職院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及改進(jìn)策略[J].科教文匯，2019（8）：62-63.

[5] 史秀麗.淺析高職物理實(shí)驗(yàn)微課的設(shè)計(jì)與制作[J].科技資訊，2016，14（27）：105-106.

[6] 周啟林.基于職業(yè)核心能力培養(yǎng)的高職物理教學(xué)研究[J].科技資訊，2019，17（24）：151-152.

[7] 李仲平.開放式教學(xué)方法在高職物理教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].延邊教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，34（1）：54-56.