STEAM教育理念下的高中物理教學策略

摘要：為提高高中物理教學質量，相關教學工作者應積極在教學過程中貫徹STEAM教育理念，轉變傳統教學模式，注重引導學生通過實踐來提升個人素養，并在實驗過程中形成探究意識，提高探究能力.文章將探討STEAM教育理念下的高中物理教學策略，為相關教育者提供參考.

關鍵詞：STEAM；高中物理；教學策略

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）09-0086-03

物理學科是高中階段的一門重要課程，也是當前新課改的重要內容.伴隨著STEAM教育理念在當前教學體系中的不斷滲透，高中物理學科也可以同其他學科知識相融合.多學科融合使物理的實踐性變強，學生能夠在參與實踐的過程中提升物理學科素養，并在物理這門學科上取得理想成績[1].

1基于STEAM理念的高中物理教學意義

1.1提升學生的綜合實踐能力

物理學科是高中階段理科學生的一門必修課程，學生若只注重積累知識，而不注重應用，就無法真正理解與掌握物理知識，也無法保持頭腦和思維的靈活性.受STEAM教育理念的影響，高中物理教師愈發重視將教學同其他學科“聯動”，不僅豐富了教學的內容，也使學生能夠接觸到更多綜合型的題目，學生在完成題目的過程中夯實基礎，并通過親身參與實踐來提升自己解決問題的能力，真正將物理知識內化于心.

1.2提高物理教學效率

為保障高中物理教學的效率，教師應在教學過程中深入貫徹STEAM教育理念，并在了解高中物理的特性和規律的前提下為學生設計最佳的學習方案.學生將在教師的引導下試著主動用知識解決問題，他們能夠跳出教材的思維限制，立足真實的問題情境，用個人的認知習慣和掌握的現實經驗來解決問題，在解題過程中逐漸形成物理思維，并養成了良好的解題能力和學習能力，也使教師的教學效率顯著提升[2].

2STEAM教育理念下的高中物理教學策略

2.1結合實驗教學，建構問題引導教學模式

在開展物理實驗教學過程中，教師應用了創新、高效的教學模式，即問題引導法.學生可以在教師的悉心指導下，不斷探索及深度思考實驗背后的復雜原理，這不僅使學生的理解能力有了突飛猛進的發展，還為學生的整體素質提升，創造了優良的環境[3].基于STEAM教育理念的物理實驗問題引導教學模式，教師可在實驗未啟動前預先設疑，引導學生以銳利的觀察力洞察實驗現象，逐漸積累較為豐富的實踐經驗，有助于拓展學生思維.

例如，在“科學驗證：機械能守恒定律”實驗教學活動中，教師可基于STEAM教育理念設計一系列導學問題.首先，從物理學的角度，教師可以提問：機械能守恒的條件是什么？在只有重力做功的情況下，物體的機械能是否保持恒定？然后，從技術和實驗操作層面，教師可以引導學生思考：如何正確使用打點計時器、紙帶等實驗器材？在操作過程中，我們應該注意哪些技術問題？此外，教師還可以從數學學科問題的角度提出更富挑戰性的問題：為了測量各點間的距離并計算小車的速度和加速度，我們應該選擇哪個數學模型進行處理？這些問題不僅考查了學生的實驗能力，也鍛煉了其解決問題的能力.

2.2構建知識體系，建構任務探究教學模式

在STEAM教育理念的指導下，當問題的引導構建環節完成后，教師需要精心策劃展開新的教學，圍繞所揭示的核心概念內容建立系統而嚴謹的知識體系.體系構建中，教師需巧妙設計一系列層次分明的任務活動，引領學生進行深度學習，激發其探索精神.

比如，在學習“自由落體運動”時，教師可圍繞“探究影響不同質量物體下降速度的因素”這一問題進行討論.在探究過程中，教師設計問題：紙片和鐵片哪個物體下降速度快？學生圍繞此問題進行猜想，并提出疑問：物體的質量是否會影響到物體的下降速度？為驗證自己的猜想，學生使用身邊的實驗材料，并在教師的指導下，進行了三組有趣的實驗.如下所示：

實驗1：對比A4紙和小紙片在同一高度同時釋放后的下降時間.

實驗2：對比平整的A4紙與揉成紙團后的A4紙在同一高度同時釋放后的下降時間.

實驗3：仔細觀察小紙片揉成的紙團與實驗2中的A4紙揉成的紙團在同一高度釋放后的下落情況.

學生通過觀察得出結論，物體質量可能不直接影響其下降速度，而空氣阻力可能是關鍵因素.這一實驗教學過程中，教師采用了極具生活化的實例及自由落體運動的概念，構建問題并引導學生積極探究.在解答問題的過程中，教師進一步提出新問題，引導學生進行深入研究.

經過先前實驗，學生提出了新疑問：怎么做才能使物體在自由落體時不受到空氣阻力，那么結果會發生變化嗎？基于這一問題，教師安排了兩個實驗：一是牛頓管實驗，二是借助多媒體課件展示美國航空航天局的實驗，旨在觀察在無空氣干擾的環境下物體下落的速度，從而驗證學生的疑惑.

實驗過程中，教師指導學生觀察、歸納實驗現象，進一步推斷實驗結論.當學生完成觀察后，教師再拋出一個新的問題：將牛頓管與美國宇航局（NASA）的實驗進行對比，以探究自由下落的特征.學生在實驗中發現，真空狀態中，物體運動是不受阻力的，所以作用于其上面的力也就不會消失，因此物體在理想真空狀態是會一直做勻速直線運動的.教師再根據學生的猜想，提出如何驗證與牛頓管中物體所做的是勻加速直線運動.學生建議使用電磁打點計時器的方式進行驗證.此次實驗教學，教師堅持問題導向教學模式，引導學生參與實驗設計與思考，引發學生深入反思如何正確使用電磁打點計時器，進而培養學生的工程設計思維，提升了學生的技術能力和工程素養.

2.3關注實踐活動，促進學生思維發散

為了充分激發學生在高中物理課堂中的學習興趣，挖掘其潛能，滿足其實際發展需求，實踐活動顯得至關重要.教師通過設計多樣化、跨學科的實踐活動，能夠促進學生更深入地思考，幫助學生從多角度理解和探索物理現象，體會物理知識的演變與發展.特別是在STEAM教育理念的指導下，教師需要設計出更具綜合性和實用性的實踐活動方案，實現各學科相關知識的有機結合，讓學生親身體驗物理知識在現實社會中的應用，進而提升其解決實際問題的能力，確保教育目標的順利達成.

以“電流”相關知識為例，很多學生能理解日常生活中常用的電路，但對其中所包含的物理知識了解甚少.如部分學生不明白為什么會有電流，也不知道怎樣才能產生持續的電流.因此，教師可以設計一個綜合實踐活動，讓學生自己做一個水果電池，用銅片、鋅片作電極，插入一個水果（橙子）制成水果電池，與電子鐘連接，電子鐘開始工作，觀察電子鐘表的工作狀態.在此活動中，教師可以讓學生想一想：（1）這個現象說明了什么？（2）如何確定電流的流向，進而確定電源的正負極？

學生甲嘗試用LED燈，結果發現無論怎樣連接，都無法點亮LED燈，學生甲通過思考，想到可能是由于電源電流不足，二極管無法正常工作.鑒于此，學生甲決定大膽嘗試新的實驗方法，取來更多的水果電池，并將其進行正確的串聯操作后，分別連接到二極管的兩側，驚奇地發現當銅片連接到二極管正極時，二極管瞬間閃現光芒，由此可以確認銅片是正極.

學生乙試著用電流表，結果發現即便使用最小量程，電流也沒有反應.學生乙認為可能是工作電流太小了，改用靈敏電流計后，指針才會發生偏移，由此確定電源的正、負電極.

學生丙試著用電壓表，根據電壓表指針偏轉的方向，確定銅片就是正極.另外，學生丙在制作水果電池時會思考是否能用不同的水果或蔬菜再次嘗試這個活動，比如檸檬、酸橙、蘋果和胡蘿卜等，思考不同水果或蔬菜制作的水果電池是否存在差異，以及產生差異的原因是什么.活動結束時，教師讓學生使用萬用表來比較幾種不同水果的電流以及水果的總使用量，并畫出結果的圖表.這種綜合性的實踐活動，既能讓學生真正理解電流的相關知識，還能激發學生的探究欲望，活躍課堂學習氛圍，充分發揮STEAM教育理念優勢，提升教學質量.

2.4重視講解例題，為學生帶來良好啟發

例如，高中物理涉及很多關于“平拋運動”的習題，教師在講完基礎知識后為學生展示例題，要求學生使用所學知識分析解題方法，并作答.例題的內容是自行設計一款智能型投籃機器人，要求機器人能夠做到將籃球以與水平方向成45°夾角的方式將籃球拋出，且能夠剛好落到前方10m處的筐中.若空氣阻力為0，那么籃球應保持多大的拋出速率？為幫助學生更快解決本題，教師向學生提出幾個引導性問題來啟發學生：（1）你認為拋出的籃球在做哪種運動？（2）站在籃球投出時的角度，你能否找出水平速度和豎直速度之間的關系呢？（3）若已知投手的出手點與籃筐保持水平，你能得到什么信息？（4）該題目能帶給你哪些收獲？

通過學習平拋運動知識，學生深受啟發，了解到在平拋中，物體的水平方向和豎直方向是相互獨立的，但具有時間上的關聯.籃球是斜拋的，但是在解決這個問題的過程中，可以從平拋運動的角度去尋找突破口.通過對籃球拋出的速度的分析可知，投擲后的籃球在垂直和水平兩個方向上的速度是相同的.由于籃球的拋出點和籃筐處于同一水平線上，可以得出球從出發點到最高點所需的時間和從最高點落到筐內的時間是一樣的.如假設籃球水平、豎直方向的速率是v0，拋出點到最高點的高度為h，出手點和籃筐的水平距離為x，籃球達到最高點的時間為t，則：h=12gt2，12x=v0t，v0=gt，解得v0=52m/s，則籃球拋出時的速率v=v0cos45°=10m/s.

通過將STEAM教育理念滲透到例題講解和分析的過程中，學生能夠準確找出物理知識與技術知識間的關聯，拓寬了解題渠道，學生更多關注“技術”知識，能夠在解題和參與項目的過程中提高自身的物理素養.

3結束語

綜上所述，STEAM教育理念頗受教學工作者的推崇，高中物理教師應充分了解STEAM教育理念，并掌握如何將該理念同實際教學相融合，做好教學設計工作，促進理念同教學活動的有效整合.在STEAM教育理念的影響之下，學生的物理知識進一步得到鞏固強化，同時也學會了如何運用跨學科知識解決實際問題，其解題能力和知識應用能力會有質的提升.

參考文獻：

［1］鄭益霞.STEAM教育理念下的高中物理教學實踐探討[J].數理化解題研究，2023（33）：90-92.

[2]林德棋.如何在高中物理課堂融入STEAM教育[J].數理化解題研究，2023（21）：62-64.

[3]彭志國.基于STEAM教育理念下高中物理教學質量的提升策略研究[J].新教育時代電子雜志（學生版），2022（22）：161-163.

［責任編輯：李璟］

收稿日期：2024-12-25

作者簡介：張維榕，從事高中物理教學研究.