STEAM理念下初中物理項目式學習實踐與初探

江德如 林欽

摘? ?要：STEAM教育旨在培養學生的創新精神與實踐能力，項目式學習是通過提供真實的探究式活動來突出學習過程的學習方式。從課堂教學、科技制作和生活實踐三方面介紹三明市列東中學物理組將STEAM理念和項目式學習相融合，開展一系列項目式學習活動的教學實踐與成果，為課程實踐提供參考。

關鍵詞：初中物理;steam ;項目式學習

引言

科學探究是物理課程的重要內容， 它貫穿于物理教學的各個環節。而項目化學習（Project-based Learning，簡稱 PBL），是以學科的概念和原理為中心，學生通過參與真實的活動項目，進行調查、研究、協作，最終形成產品或解決問題，從而建構知識的學習活動。基于建構主義學習理論和多元智力理論 ，可以認為物理教學就是以任務為驅動的項目學習，它能促進學生自主投入學習，提高終身學習的能力和素質。STEAM代表科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），藝術（Art），數學（Mathematics），把項目式學習和STEAM學習結合起來，打破學科間的壁壘，真正實現用物理知識解決實際問題。

初中物理項目化學習包括四個要素：一是具體的任務;二是真實的情景;三是豐富的活動;四是有用的“產品”。我校物理教研組運用STEAM教育理念，從科技制作、生活實踐和課堂教學三方面進行了項目學習探索，滲透了以物理學科為主導的多學科融合理念，幫助學生在掌握學科知識的基礎上，提升解決實際問題的各項能力，培養審美能力和科學素養。

1? 以“課堂教學”為陣地進行項目式學習

1.1? 一節課解決一個“問題”

課堂教學中可以采用問題類項目學習。在“流體壓強與流速的關系”一課教學中，教師通過“一起海難事故背后的奧秘”串聯整堂課，從“奧林匹克號”的海難事故引入，提出“海難事故誰該負責”“背后真兇還有哪些罪行”“它也有可愛的一面嗎”等一系列問題串，引導學生不斷深入，層層思考。在“海難事故誰該負責”環節，教師引導學生通過模擬船吸現象的探究實驗，揭示了流體壓強與流速的關系;在“背后真兇還有哪些罪行”環節，同學們認識了原來龍卷風、河流漩渦和火車事故都是流體壓強與流速關系造成的危害;在“它也有可愛的一面嗎”環節，學生了解到原來噴霧器和機翼都利用了流體壓強與流速的關系。問題類項目學習能激發學生的學習興趣，構建環環相扣、層層遞進的教學結構。

1.2? 一節課設計一個“產品”

課堂教學中可以采用設計類項目學習。在“變阻器”一課教學中，教師通過設計一個燈泡亮度控制器串聯了整堂課。在產品設計過程中，學生需要經歷“如何改變燈泡亮度”“如何改變產品電阻”“如何優化產品結構”“如何編寫產品說明書”等產品設計環節。這樣就對應地解決了物理教學中的“變阻器原理”“變阻器結構”和“變阻器使用”等教學重點，突破變阻器如何變阻及使用方法等難點。學生在設計一個個產品的過程中利用物理、數學、工程學等知識完成了學習與探究，既充滿趣味又獲得成就，實現了生動高效的學科融合智慧課堂。

2? 以“科技制作”為載體進行項目式學習

2.1? 綜合實踐課上開展項目式學習

我校八年級物理教師兼綜合實踐活動課的教學工作，他們結合物理學科知識，在綜合實踐活動課上開展了許多相應科技制作類項目學習活動。例如，結合聲學中的聲音的產生知識，組織學生開展“易拉罐口哨的制作”活動;結合光學中的平面鏡成像知識，組織學生開展“萬花筒的原理與制作”活動;結合力學中的重心與穩度知識，組織學生開展“重力小制作”活動;結合機械中的杠桿知識，組織學生開展“投石機的原理與制作”活動;結合浮力中物體的浮與沉知識，組織學生開展“物體浮沉小制作”活動。通過綜合實踐活動課上的科技制作類項目學習，加深學生對物理知識的理解，提升動手能力。

2.2? 科技周、文體周中開展項目式學習

物理教研組結合學校“科技文體周”物理學科活動，開展“孔明燈的制作及原理探究”“水火箭的制作與發射”和“轉化能量的神奇機器”等科技制作類項目學習活動。

在“孔明燈的制作及原理探究”項目學習活動中，學生從物理學角度弄清了孔明燈的升空原理，知道了熱空氣可以增大孔明燈的浮力，當浮力大于重力時，孔明燈就上升了;從工程學的角度選擇了制作孔明燈的材料，利用廢舊籮筐竹篾和超輕的拷貝紙巧妙制作孔明燈;從數學的角度理解了孔明燈的體積與面積的關系，明白孔明燈必須達到一定的尺度才有可能上浮;從藝術的角度美化孔明燈的設計，制作了充滿藏族文化特色的吉祥八寶孔明燈。整個項目學習過程中，學生參加了四次活動，成功制作孔明燈上百架，核心素養得到明顯提升。

在“水火箭的制作與發射”項目學習活動中，學生弄清了火箭升空的物理學原理，理解了反沖運動的知識、質心、壓心的概念，了解到我國航天發展的最新成果。他們運用物理、數學、工程學等知識，利用廢舊可樂瓶自制了六十余具水火箭。在發射比賽中，同學們相互協作，利用自制的發射管，放飛手中的水火箭。還有部分動手能力較強的同學利用發條玩具、廢舊塑料袋制作了水火箭定時開傘裝置，實現了水火箭的定時、定點安全回收。在感受科技力量的同時，也增強了環境保護與資源再利用意識，并深深為祖國航天事業的快速發展感到驕傲。

在“轉化能量的神奇機器”項目學習活動中，同學們從能量轉化和轉移的角度理解生活中各種機器工作的原理與意義。同學還制作了如電動機、發電機、發動機、太陽能動力船、橡皮筋動力小車等“轉化能量的神奇機器”，實現了電能、機械能、化學能、內能等能量的轉化與轉移，思考了能量轉化與轉移過程中的效率問題，突破了物理教學中的重難點。

3? 以“生活實踐”為依托進行項目式學習

3.1? 在生活中尋找物理知識

老師引導同學們開展了“餐桌上的物理”生活實踐類項目學習活動。同學們通過觀察與思考，發現廚房中、餐桌上的物理現象并用所學物理知識進行解釋。有同學在吃“石鍋魚”的過程中發現盡管沒有火焰加熱，石鍋中的魚湯依然會沸騰，這個現象可以用熱學中的沸騰條件來解釋：水沸騰需要滿足達到沸點和持續吸熱兩個條件，雖然沒有火焰加熱，但由于石鍋的溫度高于魚湯的沸點，魚湯仍能從石鍋上吸熱，保持沸騰;有同學在吃海鮮時觀察到干冰產生的白色煙霧，這個現象可以用熱學中的物態變化來解釋：干冰升華吸熱降溫，空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成小水珠;有同學觀察到蒸粽子時倒扣在粽子下的空碗中最后竟然有水吸入，這個現象可以用大氣壓的知識解釋：蒸好粽子后，碗內水蒸氣液化，氣壓減小，外界更大的大氣壓將水壓入碗中。通過發現并解釋生活中的物理現象，滲透了從生活走向物理、從物理走向社會的教育理念，增強了同學們的實踐意識。

3.2? 用物理知識探究生活中的物理

老師還通過指導學生針對生活中的物理問題進行了更加深入的研究，并撰寫研究論文。例如“微波爐不同火力檔的加熱情況探究”“物體落入水中濺起水花的程度探究”“探究鹽水沸點與濃度的關系”“探究酸度與水果電池電流、電壓的關系”“關于野外多方式手機充電器的研究”“液體表面張力探究”“初步探究過冷水現象”“建模分析與探究：走鋼絲的受力分析”“吉他泛音的物理原理之淺析”“論‘慣性與速度”“單擺中的物理”“關于‘用帶小孔紙片托水”實驗原理的探究”“探究影響凸透鏡聚光能力的因素”等論文均在全國數理化競賽中獲獎。在研究過程中，同學們對于控制變量法和轉換法等物理研究方法有了更深刻的認識。

無論是融合STEAM理念，還是開展項目式學習，都能為新課程理念下的初中物理教學提供一種新選擇， 它不同于我們傳統的教學方式，它能打破學科間的壁壘，結合生活實踐創設真情境、解決真問題，用物理主導、多科融合的方式全面提升學生綜合素養，值得我們深入研究和探索。