黃沖

摘 要：在中學(xué)物理教學(xué)中，開(kāi)展STEAM教育，完成與課堂教學(xué)相關(guān)的各種各樣的小制作.不僅能幫助學(xué)生深化對(duì)物理知識(shí)的理解，還能拓展學(xué)生的思維能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作等能力.

關(guān)鍵詞：STEAM課程;中學(xué)物理教學(xué);創(chuàng)新能力;團(tuán)隊(duì)合作

文章編號(hào)：1008-4134（2019）14-0014中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

近年來(lái)，許多中小學(xué)都試圖將STEAM課程應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)，并進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐.STEAM是科學(xué)（ Science）、技術(shù)（ Technology）、工程（ Engineering）、藝術(shù)（ Art）、數(shù)學(xué)（ Mathematics）幾個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)而言之，STEAM教育是一門(mén)綜合性的教育，融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué).STEAM課程在中學(xué)物理教學(xué)中開(kāi)展，可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步加深對(duì)物理知識(shí)的理解，提高學(xué)生的綜合能力.

1 中學(xué)物理教學(xué)中STEAM課程開(kāi)展的意義

1.1 STEAM課程可以提高學(xué)生的綜合能力

當(dāng)今很多初中生苦于在題海中掙扎，幾乎失去了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，每天只是被動(dòng)地機(jī)械式地做題，學(xué)習(xí)效率相對(duì)非常低.這就好像教學(xué)生學(xué)籃球，在開(kāi)始的時(shí)候，只告訴學(xué)生什么是籃球，籃球是多大的球，籃球有哪些規(guī)則等這些枯燥的東西.再把這些基本認(rèn)識(shí)以試題的形式考他們.這樣肯定會(huì)抹殺很多人對(duì)學(xué)習(xí)籃球的興趣和籃球本身的熱愛(ài).大部分籃球運(yùn)動(dòng)員，學(xué)習(xí)打籃球的過(guò)程，是先感受到籃球運(yùn)動(dòng)的美，然后自己愛(ài)上了籃球，有了興趣，再主動(dòng)地努力地去學(xué)習(xí)打籃球.最后在學(xué)習(xí)籃球的過(guò)程中一步步了解籃球的歷史以及籃球的規(guī)則，更深地理解籃球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的精神.學(xué)習(xí)籃球的過(guò)程也是世界觀、人生觀的塑造過(guò)程.

物理的學(xué)習(xí)過(guò)程也應(yīng)如此，先讓學(xué)生感受到物理的神奇，進(jìn)而愛(ài)上物理，有了興趣，再去鉆研那些神奇背后的原因.因?yàn)榕d趣是最好的老師.STEAM課程開(kāi)展能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力.

科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)之間存在著交叉影響和相互促進(jìn)的關(guān)系.在STEAM教育中，它的任何部分都不能獨(dú)立.實(shí)現(xiàn)更深入的學(xué)習(xí)和對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)一步擴(kuò)大學(xué)生的思維能力.因?yàn)槔L畫(huà)、音樂(lè)、影視等藝術(shù)都是創(chuàng)造力的來(lái)源.根據(jù)實(shí)際的生活經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)兒童的空間概念及其對(duì)藝術(shù)的敏感性非常重要.通過(guò)對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)手操作，物理觀察，想象，描述，聯(lián)想，模擬，分析和推理的記憶，我們可以更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的隱藏力量.

STEAM教育要求學(xué)生利用他們的大腦使他們變得實(shí)際、快樂(lè)，并專(zhuān)注于這個(gè)過(guò)程.在創(chuàng)新意識(shí)下，結(jié)合實(shí)踐和知識(shí)探索，可以真正喚醒學(xué)生固有的創(chuàng)新意識(shí).STEAM教育使學(xué)生在實(shí)踐的過(guò)程中力求有效解決問(wèn)題，這就要求與他人或同學(xué)交流或交換思想意見(jiàn)，充分發(fā)揮集體的智慧，這有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的能力.

1.2 STEAM課程可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力

學(xué)習(xí)的過(guò)程應(yīng)該是快樂(lè)的，而且必須是快樂(lè)的.子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者.”因?yàn)橹挥羞@樣才能使學(xué)生的學(xué)習(xí)從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”.但是一些考試的試題，給了教師一些錯(cuò)誤的導(dǎo)向.讓教師不得不按照老一套傳統(tǒng)模式來(lái)教學(xué).比如有部分試題會(huì)考什么是重力、什么是牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律、焦耳定律的內(nèi)容是什么等等.這就好像告訴一個(gè)剛學(xué)籃球的人，籃球是什么做的，籃球的球場(chǎng)有多大，籃球有哪些特定的規(guī)則一樣枯燥.其實(shí)這些當(dāng)學(xué)生有了興趣，學(xué)好籃球之后，會(huì)自主地去探索.

STEAM課程在中學(xué)物理教學(xué)中的開(kāi)展，使學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣大大提高.會(huì)主動(dòng)去探究學(xué)習(xí)物理應(yīng)該知道的知識(shí)，而不是被老師鞭策著前進(jìn)，從而增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的能力.

2 中學(xué)物理教學(xué)中STEAM課程開(kāi)展案例

2.1 制作孔明燈

在學(xué)習(xí)浮力時(shí)，為了讓學(xué)生能直觀地感受到浮力，可以讓學(xué)生合作制作孔明燈，教師展示出幾種孔明燈后，讓學(xué)生討論分析出孔明燈和熱氣球的原理是燈內(nèi)氣體由于熱漲冷縮，密度變小，小于外部空氣密度，所以會(huì)上浮.

讓學(xué)生根據(jù)需要自己帶材料.然后在一定的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生完成設(shè)計(jì)組裝.評(píng)選出哪一組制作的最具有創(chuàng)意.然后比較自己的孔明燈和市場(chǎng)上買(mǎi)的孔明燈的不同點(diǎn)，比較誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣.還有哪些可以改進(jìn)的地方.

孔明燈的制作過(guò)程從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)了STEAM的教育理念：

“S”：孔明燈的原理;

“T”：各個(gè)器材的連接技術(shù);

“E”：所有器材的組裝過(guò)程;

“M”：孔明燈的各個(gè)器材的裁剪過(guò)程中需要測(cè)量;

“A”：孔明燈的整體設(shè)計(jì).

可能需要的器材：小蠟燭、垃圾袋、紙、細(xì)鐵絲等

2.2 利用平面鏡完成各式各樣的創(chuàng)意制作

2.2.1 利用平面鏡完成各種魔術(shù)

當(dāng)學(xué)習(xí)平面鏡成像時(shí)，播放劉謙春晚上從鏡子里伸出手的魔術(shù)，讓學(xué)生討論分析其原因.可以根據(jù)這個(gè)原理先模仿出這個(gè)魔術(shù)（如圖1所示）.然后再創(chuàng)造出自己的魔術(shù).

2.2.2 制作正方形鏡子箱子

準(zhǔn)備兩面豎直、面對(duì)面放置的鏡子（鏡子越大越好），將頭放進(jìn)中間，朝一面鏡子看去.可以看到無(wú)數(shù)個(gè)自己.讓學(xué)生討論分析其原因.然后根據(jù)這一現(xiàn)象，制作一個(gè)正方體鏡子（一面開(kāi)口）.當(dāng)學(xué)生制作完成后，讓學(xué)生自己感受一下效果如何.當(dāng)他看到自己制作的鏡子里有無(wú)數(shù)個(gè)自己，那種興奮和激動(dòng)會(huì)激勵(lì)他好好學(xué)習(xí).

可能需要的器材：鏡子、玻璃刀、刻度尺、小釘熱熔膠、紙板、小刀.還可以將兩面鏡子成120度夾角豎直放置在桌子上.自己坐在桌子前吃飯.會(huì)神奇地發(fā)現(xiàn)好幾個(gè)自己陪自己吃飯.

2.2.3 自制溫度計(jì)

在學(xué)生學(xué)習(xí)液體溫度計(jì)原理時(shí)，當(dāng)學(xué)生了解了液體的溫度計(jì)原理是由于液體的熱漲冷縮，以及溫度計(jì)上的刻度是選擇標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度為0℃和水沸騰的溫度為100℃，然后將其分成100等份，每一等份為1℃之后，讓學(xué)生動(dòng)手自己設(shè)計(jì)、組裝溫度計(jì).然后讓學(xué)生思考如何給自己制作的溫度計(jì)標(biāo)上刻度這里會(huì)遇到一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，自制的溫度計(jì)由于長(zhǎng)度問(wèn)題沒(méi)有100℃的刻度值.怎么來(lái)給自制的溫度計(jì)標(biāo)上刻度.這個(gè)問(wèn)題可以讓學(xué)生討論解決.通?？梢杂靡槐渌鸵槐瓬厮?，讓溫度計(jì)先測(cè)量出其真實(shí)的溫度.然后根據(jù)這兩個(gè)溫度來(lái)標(biāo)注相應(yīng)的溫度.

制作完成之后比較自己的溫度計(jì)和市場(chǎng)上買(mǎi)的溫度計(jì)的不同點(diǎn)，比較誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣.自制的溫度計(jì)還有哪些可以改進(jìn)的地方（如圖2所示）.比如有精確度、外觀造型、量程等方面.

可能需要的器材：小玻璃瓶、紅墨水、細(xì)筆芯、紙板、熱熔膠、溫度計(jì)、一杯熱水、一杯冷水.

2.2.4 自制桿秤

在學(xué)習(xí)杠桿平衡條件時(shí)，知道了杠桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂等.基本知識(shí)時(shí)，讓學(xué)生討論分析桿秤的原理.

然后比較自己的桿秤和市場(chǎng)上買(mǎi)的桿秤的優(yōu)缺點(diǎn)（如圖3所示）.市場(chǎng)上的秤有兩個(gè)拎的地方.這樣做的好處是可以增大桿秤的測(cè)量范圍.還可以讓學(xué)生思考一下.以前桿秤缺斤少兩是通過(guò)增加秤砣的質(zhì)量還是減小秤砣的質(zhì)量.

可能需要的器材：小鉤碼、細(xì)線、硬紙板、木棒

2.2.5 自制電動(dòng)機(jī)

在各式各樣的玩具和器械中都有電動(dòng)機(jī).其實(shí)電動(dòng)機(jī)的原理很簡(jiǎn)單，是由于磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體具有力的作用.在學(xué)習(xí)了電動(dòng)機(jī)的原理時(shí)，播放一個(gè)電動(dòng)機(jī)制作的視頻.讓學(xué)生參照視頻，自由選材，制作一個(gè)電動(dòng)機(jī).做好后讓學(xué)生思考給電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)什么外觀讓他看上去更有意思，或者用這個(gè)電動(dòng)機(jī)組裝成一個(gè)什么玩具.這里最難理解和制作的就是換向器，很多學(xué)生沒(méi)做成功就是因?yàn)閾Q向器沒(méi)做好.當(dāng)學(xué)生理解了換向器的作用，就基本上理解了電動(dòng)機(jī)的原理.

當(dāng)學(xué)生看著自己制作的電動(dòng)機(jī)（如圖4所示）通上電后能夠神奇地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)，那種興奮和成就感，會(huì)讓他們積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)物理.

可能需要的器材：電池、導(dǎo)線、磁體、小刀、老虎鉗

中學(xué)物理教學(xué)中通過(guò)STEAM課程的開(kāi)展，使學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，充分體現(xiàn)了現(xiàn)在物理學(xué)習(xí)的STSE理念.

3 結(jié)語(yǔ)

中小學(xué)階段的信息技術(shù)課程目前處于一個(gè)快速發(fā)展以及不斷研究的進(jìn)程，還沒(méi)有統(tǒng)一明確的規(guī)范和形式，不同地方的教學(xué)方式存在著比較大的差異，每個(gè)學(xué)校的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)備也有不同，但云時(shí)代、大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)教育人才培養(yǎng)提出了更高的要求，不斷提高和重視中小學(xué)教學(xué)中信息技術(shù)課程的地位.通過(guò)STEAM課程在初中物理學(xué)科中培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的STEAM素養(yǎng)，STEAM教育理念與中小學(xué)的“研究性學(xué)習(xí)”課程緊密結(jié)合.在理論研究基礎(chǔ)上，提出基本思路，充分認(rèn)識(shí) STEAM教育理念下研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)變革的具體內(nèi)容，進(jìn)而通過(guò)實(shí)施過(guò)程加以驗(yàn)證，最后分析了兩者融合產(chǎn)生的價(jià)值，即學(xué)生自主力與探究力提升、知識(shí)教育向綜合素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變以及學(xué)生社會(huì)基礎(chǔ)能力建設(shè)，同樣也提高了初中物理課程的教學(xué)效果.

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