基于STEAM理念下的初中物理家庭實驗教學策略

馬文俊

STEAM理念是一種將科學、技術、工程、藝術、數學等多領域進行融合的新型綜合教育理念，強調設計跨學科課程。隨著我國社會發展和科學技術的不斷進步，初中物理教學方式也在發生巨變，學生開展物理實驗的條件也日益成熟。基于STEAM理念下的物理家庭實驗教學，是指教師借助有效的資源和工具，用科學的教學方式引導學生開展物理家庭實驗，學習物理知識，有助于培養學生獨立思考、實踐探究等能力。

一、生活探索，調動物理實驗興趣

物理與實際生活之間存在密切聯系，立足實際生活指導學生探索物理，可以調動他們進行家庭實驗活動的興趣。初中物理教師應當利用學生感興趣的事物，在物理家庭實驗方案中融合科學、技術、工程、藝術、數學等多領域知識，以激發學生的好奇心，使之能夠積極主動進行思考和操作。

例如，在初中物理《熔化和凝固》部分內容的教學中，首先，教師要立足STEAM教學理念要求，從生活中的飲食入手，讓學生根據自己喜歡的巧克力，提出“熔化和凝固”實驗設想，調動學生的物理實驗興趣。讓學生在家庭實驗中準備一杯燒至沸騰的水和一杯常溫的飲用水，將自己喜歡的巧克力分別置于兩杯水中，再用筷子迅速攪拌。將兩杯水靜置一分鐘后，發現沸水中的巧克力融化速度明顯比另一杯常溫飲用水中的巧克力快。然后，鼓勵學生總結實驗步驟，根據實驗現象了解“物質由固態變為液態的過程就是熔化”，固體開始熔化的溫度被稱之為熔點。在此基礎上，引用科學、技術、工程、藝術、數學等多領域知識，為學生提供巧克力生產流水線機器、美食文化、巧克力中的營養物質含量等知識，使學生開闊知識眼界，產生制作巧克力的興趣。再讓學生利用家庭中的不粘鍋，參考家長的建議，將熔化后的巧克力與水混合物進行加熱，在混合物“凝結成團”時，將之靜置于容器中，觀察混合物由液態變成固態的過程，從而理解“凝固”的概念，明白熔化“吸熱”和凝固“放熱”的特點。最后，教師應要求學生按照標準的實驗過程，記錄自己的實驗結果，從味道、外觀等角度分析物體在熔化或凝固后的狀態，增長生活經驗的同時，掌握廚具的使用方法，懂得控制溫度加快熔化和凝固的速度。

二、獨立思考，提升物理思維品質

“一次深思熟慮，勝過百次草率行動。”利用問題引導學生獨立思考，可以提高物理家庭實驗教學的有效性，進而提高學生的物理思維品質，對學生未來的學習和發展產生積極影響。教師可以在STEAM理念指導下，提出涉及多領域知識的物理問題，讓學生通過獨立思考、動手實驗，尋找問題答案。

例如，在初中物理《重力》部分內容的教學中，首先，教師可以根據教材中的實驗，提出“跳水運動員起跳”“蘋果成熟下落”“籃球落回地面”等問題，要求學生經過獨立思考后分析問題的共同點，結合教材提示，初步建構重力概念。然后，教師要結合重力與質量的關系，設計“物體所受重力與質量的關系”家庭實驗，要求學生用棉線、任意重物自制“墜塊”，再利用彈簧測力計將重物掛在掛鉤上，根據重物靜止時的彈簧測力計示數，分析物體所受重力。STEAM理念下的家庭物理實驗需要從不同領域知識入手，以引導學生思考、分析、解決問題，由此促進其思維品質的提升。教師可以設計“高樓大廈中的防震阻尼球為什么能夠應對地震、吸收震波”問題，鼓勵學生進行獨立思考，并利用公式G=mg嘗試計算物體所受重力，自制“不倒翁玩偶”，查閱相關資料，分析高樓大廈中防震阻尼球的抗震原理，從而明白阻尼球利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度，達到抗震的目的。最后，教師要在課上提問學生的家庭實驗情況，要求學生通過獨立思考，對實驗過程和結果進行分析和總結，以促進學生對自我實驗思維進行歸納和調整，撰寫實驗報告，保持清晰的實驗研究思路，促進他們思維品質的提升。

三、自主設計，激發物理探索熱情

初中生的個性意識較強，鼓勵他們自主設計家庭實驗，可以激發他們探索物理知識的熱情。初中物理教師應當根據學生的實際情況，基于STEAM理念設計不同實驗課題，讓學生循序漸進地了解不同領域知識，并根據教師的指導，在自己的能力范圍之內設計實驗活動，產生探索物理知識的熱情，不斷豐富自我認知。

例如，在初中物理《杠桿》部分內容的教學中，首先，教師要利用對杠桿的平衡條件進行探究的微課視頻啟迪學生的思維，使之能夠了解物理實驗的重點難點，產生物理探究的熱情。教師可以將“杠桿實驗”分成兩部分：（1）自制杠桿，探究平衡條件，分析影響平衡狀態的因素；（2）分析影響杠桿平衡效果的不同因素，通過計算研究省力的方法。然后，從興趣的角度出發，讓學生自主設計“杠桿”實驗，提醒學生利用桿秤稱量不同重物，在選擇不同重量秤砣的同時，思考杠桿平衡條件中力和力臂之間的關系。因為STEAM理念要求運用不同領域的知識開展教學活動，所以，教師還可以讓學生在自主設計“杠桿”實驗的過程中，利用家庭中的可用材料制作“簡易天平”，通過分析平衡關系，研究杠桿原理。此外，教師也可以鼓勵學生利用筷子和電子秤，充分利用有關杠桿平衡條件相關知識，計算力和力臂，深入理解桿秤的工作原理。最后，教師鼓勵學生通過深入探究桿秤稱量物體的實踐操作，從自主實驗計劃、實驗過程、實驗結果等角度入手進行總結，以滿足學生的物理學習需求，使之能夠按照自己喜歡的方式開展和總結實驗，擴大家庭實驗教學成果。

四、項目教學，優化物理實驗活動

以項目的形式開展家庭實驗活動，可以發揮項目教學法的優勢，激發學生的學習主動性、創造性，進一步優化物理實驗教學活動。初中物理教師可以指導學生學習理論知識，再立足STEAM教學理念，讓學生組成項目小組，以特定主題或者探究內容為引導，利用課余時間開展家庭實驗活動，增進學生之間的學習交流。

例如，在初中物理《家庭電路》部分內容的教學中，首先，教師要根據學生對電路相關知識的理解情況，合理安排“家庭電路實驗”項目小組，將學生按照學習情況進行合理分組，結合學生在課堂學習過程中的態度和表現，要求他們利用課余時間，了解家庭電路中進戶線、電能表、總開關、保護設備、用電器、導線的位置。然后，立足STEAM理念，為學生提供有關工程施工的電路資料，讓學生在項目學習中，了解不同建筑內的家庭電路分布情況，促進項目教學法和家庭物理實驗的完美結合。同時，教師要利用信息技術手段，布置“電能表負載研究”實驗項目，要求學生用最大承受電流為20A的電能表，根據家用電器及其功率，分析添置一臺300W功率計算機，所有用電器同時工作時，電能表能否承受負載。教師可讓學生在原有項目小組的基礎上進行適當調整，選擇符合實驗要求的家庭電路進行研究，合作討論設計實驗方案，進行深入探究。最后，教師可以要求學生做好實驗規劃和記錄，利用信息技術手段與學生保持聯系，使之能夠在項目實驗中隨時向教師提問，教師則根據實驗研究情況，引用科學、技術、工程、數學等領域知識，為學生答疑解惑，使之能夠順利完成實驗，對家庭電路以及電路保護相關知識有深入理解。

綜上所述，STEAM理念下的初中物理家庭實驗，可以降低實驗操作難度，讓學生從書本走向生活，感受實際生活中的物理，極大地提高了學生物理學習的自信心。應用STEAM理念開展物理家庭實驗教學，可以充分激發初中生參與物理實驗的積極性，通過開展物理家庭實驗的設計和實施，鍛煉學生的動手能力和思維能力，使之通過動手實驗，了解生活中的物理知識，開闊視野，提升自我認知。

（作者單位：甘肅省臨夏市第五中學）

（責任編輯? 曉寒）