初中物理之STEAM课程教学

黄冲

摘 要：在中学物理教学中，开展STEAM教育，完成与课堂教学相关的各种各样的小制作.不仅能帮助学生深化对物理知识的理解，还能拓展学生的思维能力，激发学生的创新能力和培养学生的团队合作等能力.

关键词：STEAM课程;中学物理教学;创新能力;团队合作

文章編号：1008-4134（2019）14-0014中图分类号：G633.7文献标识码：B

近年来，许多中小学都试图将STEAM课程应用于学校教学，并进行了大量的探索和实践.STEAM是科学（ Science）、技术（ Technology）、工程（ Engineering）、艺术（ Art）、数学（ Mathematics）几个英文单词的缩写，简而言之，STEAM教育是一门综合性的教育，融合了科学、技术、工程、艺术和数学.STEAM课程在中学物理教学中开展，可以有效调动学生的学习兴趣，进一步加深对物理知识的理解，提高学生的综合能力.

1 中学物理教学中STEAM课程开展的意义

1.1 STEAM课程可以提高学生的综合能力

当今很多初中生苦于在题海中挣扎，几乎失去了学习的乐趣，每天只是被动地机械式地做题，学习效率相对非常低.这就好像教学生学篮球，在开始的时候，只告诉学生什么是篮球，篮球是多大的球，篮球有哪些规则等这些枯燥的东西.再把这些基本认识以试题的形式考他们.这样肯定会抹杀很多人对学习篮球的兴趣和篮球本身的热爱.大部分篮球运动员，学习打篮球的过程，是先感受到篮球运动的美，然后自己爱上了篮球，有了兴趣，再主动地努力地去学习打篮球.最后在学习篮球的过程中一步步了解篮球的历史以及篮球的规则，更深地理解篮球这项运动的精神.学习篮球的过程也是世界观、人生观的塑造过程.

物理的学习过程也应如此，先让学生感受到物理的神奇，进而爱上物理，有了兴趣，再去钻研那些神奇背后的原因.因为兴趣是最好的老师.STEAM课程开展能很好地激发学生的学习兴趣，从而进一步提升学生的思维能力、创新能力、团队合作能力.

科学、技术、工程、数学和艺术之间存在着交叉影响和相互促进的关系.在STEAM教育中，它的任何部分都不能独立.实现更深入的学习和对知识的理解，进一步扩大学生的思维能力.因为绘画、音乐、影视等艺术都是创造力的来源.根据实际的生活经验，培养儿童的空间概念及其对艺术的敏感性非常重要.通过对生活经验，动手操作，物理观察，想象，描述，联想，模拟，分析和推理的记忆，我们可以更好地培养学生创造力的隐藏力量.

STEAM教育要求学生利用他们的大脑使他们变得实际、快乐，并专注于这个过程.在创新意识下，结合实践和知识探索，可以真正唤醒学生固有的创新意识.STEAM教育使学生在实践的过程中力求有效解决问题，这就要求与他人或同学交流或交换思想意见，充分发挥集体的智慧，这有利于培养学生团队合作的能力.

1.2 STEAM课程可以增强学生对知识的掌握能力

学习的过程应该是快乐的，而且必须是快乐的.子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者.”因为只有这样才能使学生的学习从“要我学”变成“我要学”.但是一些考试的试题，给了教师一些错误的导向.让教师不得不按照老一套传统模式来教学.比如有部分试题会考什么是重力、什么是牛顿第一运动定律、焦耳定律的内容是什么等等.这就好像告诉一个刚学篮球的人，篮球是什么做的，篮球的球场有多大，篮球有哪些特定的规则一样枯燥.其实这些当学生有了兴趣，学好篮球之后，会自主地去探索.

STEAM课程在中学物理教学中的开展，使学生学习的兴趣大大提高.会主动去探究学习物理应该知道的知识，而不是被老师鞭策着前进，从而增强了学生对知识掌握的能力.

2 中学物理教学中STEAM课程开展案例

2.1 制作孔明灯

在学习浮力时，为了让学生能直观地感受到浮力，可以让学生合作制作孔明灯，教师展示出几种孔明灯后，让学生讨论分析出孔明灯和热气球的原理是灯内气体由于热涨冷缩，密度变小，小于外部空气密度，所以会上浮.

让学生根据需要自己带材料.然后在一定的时间内让学生完成设计组装.评选出哪一组制作的最具有创意.然后比较自己的孔明灯和市场上买的孔明灯的不同点，比较谁优谁劣.还有哪些可以改进的地方.

孔明灯的制作过程从以下几个方面体现了STEAM的教育理念：

“S”：孔明灯的原理;

“T”：各个器材的连接技术;

“E”：所有器材的组装过程;

“M”：孔明灯的各个器材的裁剪过程中需要测量;

“A”：孔明灯的整体设计.

可能需要的器材：小蜡烛、垃圾袋、纸、细铁丝等

2.2 利用平面镜完成各式各样的创意制作

2.2.1 利用平面镜完成各种魔术

当学习平面镜成像时，播放刘谦春晚上从镜子里伸出手的魔术，让学生讨论分析其原因.可以根据这个原理先模仿出这个魔术（如图1所示）.然后再创造出自己的魔术.

2.2.2 制作正方形镜子箱子

准备两面竖直、面对面放置的镜子（镜子越大越好），将头放进中间，朝一面镜子看去.可以看到无数个自己.让学生讨论分析其原因.然后根据这一现象，制作一个正方体镜子（一面开口）.当学生制作完成后，让学生自己感受一下效果如何.当他看到自己制作的镜子里有无数个自己，那种兴奋和激动会激励他好好学习.

可能需要的器材：镜子、玻璃刀、刻度尺、小钉热熔胶、纸板、小刀.还可以将两面镜子成120度夹角竖直放置在桌子上.自己坐在桌子前吃饭.会神奇地发现好几个自己陪自己吃饭.

2.2.3 自制温度计

在学生学习液体温度计原理时，当学生了解了液体的温度计原理是由于液体的热涨冷缩，以及温度计上的刻度是选择标准大气压下冰水混合物的温度为0℃和水沸腾的温度为100℃，然后将其分成100等份，每一等份为1℃之后，让学生动手自己设计、组装温度计.然后让学生思考如何给自己制作的温度计标上刻度这里会遇到一个常见问题，自制的温度计由于长度问题没有100℃的刻度值.怎么来给自制的温度计标上刻度.这个问题可以让学生讨论解决.通常可以用一杯冷水和一杯温水，让温度计先测量出其真实的温度.然后根据这两个温度来标注相应的温度.

制作完成之后比较自己的温度计和市场上买的温度计的不同点，比较谁优谁劣.自制的温度计还有哪些可以改进的地方（如图2所示）.比如有精确度、外观造型、量程等方面.

可能需要的器材：小玻璃瓶、红墨水、细笔芯、纸板、热熔胶、温度计、一杯热水、一杯冷水.

2.2.4 自制杆秤

在学习杠杆平衡条件时，知道了杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂等.基本知识时，让学生讨论分析杆秤的原理.

然后比较自己的杆秤和市场上买的杆秤的优缺点（如图3所示）.市场上的秤有两个拎的地方.这样做的好处是可以增大杆秤的测量范围.还可以让学生思考一下.以前杆秤缺斤少两是通过增加秤砣的质量还是减小秤砣的质量.

可能需要的器材：小钩码、细线、硬纸板、木棒

2.2.5 自制电动机

在各式各样的玩具和器械中都有电动机.其实电动机的原理很简单，是由于磁场对通电导体具有力的作用.在学习了电动机的原理时，播放一个电动机制作的视频.让学生参照视频，自由选材，制作一个电动机.做好后让学生思考给电动机加上一个什么外观让他看上去更有意思，或者用这个电动机组装成一个什么玩具.这里最难理解和制作的就是换向器，很多学生没做成功就是因为换向器没做好.当学生理解了换向器的作用，就基本上理解了电动机的原理.

当学生看着自己制作的电动机（如图4所示）通上电后能够神奇地转动起来时，那种兴奋和成就感，会让他们积极主动地学习物理.

可能需要的器材：电池、导线、磁体、小刀、老虎钳

中学物理教学中通过STEAM课程的开展，使学生在做中学、学中做，充分体现了现在物理学习的STSE理念.

3 结语

中小学阶段的信息技术课程目前处于一个快速发展以及不断研究的进程，还没有统一明确的规范和形式，不同地方的教学方式存在着比较大的差异，每个学校的教学环境和教学设备也有不同，但云时代、大数据时代对教育人才培养提出了更高的要求，不断提高和重视中小学教学中信息技术课程的地位.通过STEAM课程在初中物理学科中培养、发展学生的STEAM素養，STEAM教育理念与中小学的“研究性学习”课程紧密结合.在理论研究基础上，提出基本思路，充分认识 STEAM教育理念下研究性学习活动变革的具体内容，进而通过实施过程加以验证，最后分析了两者融合产生的价值，即学生自主力与探究力提升、知识教育向综合素质教育转变以及学生社会基础能力建设，同样也提高了初中物理课程的教学效果.

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