基于STEAM教育的中學物理教學初探

王雅梅　栗玉芝

1.問題情景體驗導入模式設計

[策略]導入一首古詩，營造光照射下的森林美景，體驗生活的樂趣，感悟生活的意境。

[問題引導]既然光是一種波，光能衍射嗎？為什么我們日常生活中觀察不到光的衍射現象？

[學生活動]（1）闡述自己看到的現象：①晚上透過窗紗看遠處的燈光。②眼簾上睫毛的衍像。

（2）展示鏡頭蒙紗拍攝作品圖片。①在鏡頭上蒙上一片或幾片紗巾，拍攝街頭夜影。②用紗巾或其他薄如蟬翼的細密絲綢織物，在夜間隔紗觀看遠處的單絲電燈。

[設計意圖]選擇合適的角度導入光的衍射現象，使每位學生都獲得難以忘懷的“物理美”的享受，給學生留下了一份難忘的記憶。

[材料選擇]用生活中的普通材料，透過絲襪、絲織品、絲綢觀察燈光，獲得衍射圖像。課堂展示學生用紗巾蒙上鏡頭拍攝的照片，讓學生感受物理的生活之美。

[問題引導]織物細孔光柵的衍射：紗巾、絲襪、透明紙可能產生光的衍射嗎？

[學生活動]拿出自己的紗巾、絲襪看紅燈、藍燈、白燈， 選出自己看到的衍射形狀。觀察、記錄、描畫出它們的衍射圖樣。

[設計意圖]普通的材料也能變出漂亮的圖樣，讓學生享受物理的美，使抽象的物理概念直觀化、可視化、可操作化。更可喜的是學生進一步從理論上意會光衍射時的花紋之美。一個小小的“泊松亮斑”實驗讓人們信奉了上百年的科學體系瞬間土崩瓦解！重溫科學家的研究過程，在問題情境中思考問題，在思考問題中提出假設，在實驗探究中尋找規律，掌握知識。

[策略]用常見的日常用品設計出高端的實驗，以微課的形式展示有魅力的對比實驗，產生很強的震撼效果。

[教師]在兩張手機貼膜表面分別貼上 “0.5 mm”“2.0 mm”直徑大小的黑色金屬墊片。紅色激光筆一個，分別照射這兩個黑斑，在光屏上即可獲得“泊松亮斑”。

[學生活動]（1）觀察你看到了什么現象，討論、比較它們的不同表現在哪些方面及原因？（2）拔下自己的頭發絲，用紅色、藍色激光筆照射映在墻上。

[思考與交流]觀察光屏上出現的圖樣，分別進行討論?？偨Y科學的概念。

[設計意圖]用各色激光筆、頭發做實驗吸引注意。通過動手探究活動，將物理與生活聯系起來，將思考引向深入，提升學生探究的興趣，讓學生深刻理解物理知識在社會和生活中的應用，同時提高其科學技術素養。

2.問題探究新課教學模式設計

[材料]激光筆、水彩筆、單絲白熾燈、紅燈、藍燈各三只;不同寬度單縫、小孔光具六套;薄紗巾、真絲巾及長、短絲襪每人一套;紅、綠、藍彩色LED燈一串。

[教師]（1）先點亮紅燈，邀請一位學生畫出用兩種寬度不同的單縫觀察紅燈的衍射圖樣。（2）點亮紅燈和藍燈，邀請一位學生畫出用同一單縫觀察紅燈與藍燈的衍射圖樣。

[學生活動]（1）單縫衍射：用兩種寬度不同的單縫光具觀察紅燈，記下衍射圖樣，在紙上用紅色水彩筆畫出兩種不同縫寬時紅光的衍射圖樣。（2）用同一寬度的單縫光具觀察紅燈與藍燈。在紙上用紅、藍兩色水彩筆分別畫出同一縫寬時紅燈與藍燈的衍射圖樣。

[教師]點亮單絲白熾燈，邀請學生通過狹縫觀察白熾燈。（1）探究用單縫光具觀察白熾燈，通過對比觀察修正實驗結論。（2）通過狹縫觀察白熾燈會看到什么現象？衍射條紋最外側是什么顏色？最內側是什么顏色？

[問題引導]光通過狹縫繞向左右兩側。那么光通過小孔將繞向哪里？

[活動與思考]孔越小衍射越顯著，條紋間距大。但不能太小，為什么？

[設計意圖]讓每一個學生親自參與實驗、畫圖，直觀觀察亮暗程度及寬度，經思考得出光強與條紋寬度關系的結論，使學生準確理解條紋的特點，體驗科學的嚴謹、經歷探究過程的不同形式，培養辯證思維和創新能力。

3.問題解決創新模式設計

[學生活動]（1）用手里的激光筆對準“激光衍射板”最下面的長條進行滑動照射，欣賞動態藝術圖案。（2）認識各種光柵片并欣賞在不同顏色激光照射下的美麗圖案。

[教師活動]介紹光柵動畫，進行實踐體驗。

[設計與思考]科技藝術節開展高中社團“莫爾條紋動畫”作品展示體驗活動，同時展示學生設計的“電磁感應電流動態流動條紋圖”。

[設計意圖]隨著激光照射位置的移動，出現轉動的地球影像、星形、星座形狀以及一系列的軸圓。這種動態的藝術畫面，呈現出的美麗景象、變化色彩、動感圖文，更符合現代審美的要求。

將STEAM教育理念滲入物理課堂教學，這樣深度的設計才有生命力，才能為學生活動的自主性、探宄性、互動性提供借鑒，極大調動了學生學習物理的興趣，精準培養了不同層次學生的核心素養。以此為支點，通過靈活組合，構建多維輻射的教育體系，將有效凸顯教育理念的踐行價值。

作者單位? 西安市第七十中學 西安市蓮湖區教研室

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