李暉

[摘要]為了適應社會發(fā)展的需要，強調多學科融合的STEAM教育慢慢成了很多教師研究的重點。STEAM教育起源于美國，我們不禁要思考：如何讓它在中國的土壤里生根發(fā)芽？基于STEAM教育理念，怎么開發(fā)初中物理課程是物理教師要思考的問題之一。物理學科在觀察中產生問題，并在實驗探究中得以解決?；赟TEAM教育理念的物理教學要融合學生的生活體驗、融合相關聯的學科知識，并將解決問題的權利交給學生，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。在引導學生解決問題的過程中，既注重結果，也注重過程，這樣更有助于學生能力的提升。

[關鍵詞]STEAM教育;融合;問題解決;自主設計

[中圖分類號] G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號]1674-6058（2020）14-0042-02

隨著科學知識體系日漸穩(wěn)定，形成了相對穩(wěn)固的共識，科學知識廣泛地服務于社會、服務于生活，幫助人們解決了大量的難題，在科學知識服務于人類生產生活的同時，也給下程與技術帶來了翻天覆地的變化。因此，很多專家學者繼而提出了技術素養(yǎng)，從一定程度上說，科學教育需要打破單學科對問題解決的界限，讓學習不再是學習過往的知識和經驗，而是要讓學生的學習面向未來、面向人們生活實踐中所面臨的具體問題，需要人們具備創(chuàng)新性解決問題的能力?；谶@個考量，教師在設計教學方案時，就要改變觀念，要讓問題解決、自主實踐探索、多學科滲透貫穿于我們的教學。讓學生在學知識的同時學技術、學方法。本文以蘇科版教材八年級上冊《光的色彩 顏色》為例，嘗試讓學生經歷生活體驗和動手實踐，揭開色彩和顏色的奧秘。

一、以問題為核心，優(yōu)化教學結構

首先，“光的色彩”從科學內容來看，需要學生掌握以下幾個方面內容：白光的色散、色光的混合、光的三原色、物體的顏色、光的能量。為了避免學習知識的孤立與整體內各部分內容不能構建起聯系，筆者采取了知識整合模式，將要解決的問題融人與真實世界相關聯的情境中，通過學生分組合作解決問題，從而自主探索習得隱含于問題背后的知識，形成自我學習和自主解決問題的能力。本節(jié)內容較為分散，要找到各知識點之間的連接點和整合點，將分散的學科知識融入學生的實際生活中，并將其邏輯化、結構化。通過將學科內容改組成以問題為核心的項目，并通過任務驅動，通過動手實踐合作完成。對新課的引入，筆者采用功率為2000毫瓦的藍色激光筆照射紅色氣球使其爆炸，實驗現象劇烈，聲響很大，學生的注意力被牢牢地吸引住了。結合生活中的體驗開展教學，學生對光的能量獲得更直觀的認識。由于實驗的震撼性，學生都想再看一次，這時，教師演示藍色激光照射藍色氣球，氣球沒有爆炸，繼而引導學生思考：為什么藍色激光不能使藍色氣球爆炸呢？此實驗的設計將光的能量與物體的顏色進行了融合，學生觀察到了藍色激光能夠引爆紅色氣球，卻不能引爆藍色氣球，光的能量都是一樣的，為什么藍色氣球就不能爆炸呢？為后續(xù)物體的顏色探究埋下了伏筆。同時，對于光的能量，學生生活中都有了一定的體驗，比如曬太陽很暖和，但是光的能量有多強，有哪些具體的應用，學生不是很清楚。通過實驗讓他們在認知沖突的情況下產生了強烈的好奇心和探索欲，為后續(xù)自主探究奠定了基礎。由藍色激光介入，讓學生聯系生活實際，嘗試列舉生活中還有哪些自身發(fā)光的物體。學生列舉有白色的太陽光、藍紫色的閃電、黃色的燭焰、淡藍色的煤氣火焰等。通過學生列舉的不同光源，自然過渡到不同光源發(fā)光顏色不同，引導學生思考：白光是最單純的光嗎？基于學生小學科學里涉及的三棱鏡色散太陽光，教師為了使實驗不受天氣影響，給學生準備了可聚光的白光手電筒和三棱鏡，讓學生在教室里嘗試色散白光。通過學生分組合作，紛紛在白墻壁上或者白色的天花板上找到了美麗的“小彩虹”，但是仔細觀察，只能大概看到四五種色光，不能像太陽光那樣呈現出七色光，學生通過對比發(fā)現，手電筒發(fā)出的白光為人造光，只能接近白光成分，沒有太陽光成分多。但是，實驗的過程和牛頓于1666年所做的色彩實驗是一致的，學生也都收獲了成功的喜悅，同時，對物理學史中關于光的色散也有一定的了解，學生知道在學習物理過程中所做的實驗、經歷的實驗歷程和過去偉大的科學家所做的實驗是一致的。

二、融合生活體驗，自主實驗探究

由三棱鏡將白光色散成多種色光，提問：“有沒有一種簡單的辦法，可以獲得一種色光？”生活中都知道墨鏡能起到濾光的作用，結合生活體驗，如果讓白光通過有色濾光片，是否能獲得一種色光呢？接著發(fā)給學生需要的紅、綠、藍三種濾光片，讓學生自主嘗試，分別獲得了紅、綠、藍三種單色光。筆者也自制了一個暗盒，暗盒內貼有銀灰色的反光膜，讓過濾的色光在暗盒中形成一個明顯的有色空間，便于學生觀察。結合演示實驗和自主探究，得出結論：有色濾光片能夠通過與自身顏色一樣的色光，其他顏色的光全部被吸收。這里，學生已經掌握了利用濾光片獲取單色光的方法，繼續(xù)鞏固，進一步加強認知的結構化。用屏幕展示復合圖形（笑臉和哭臉）（如圖1），讓學生體驗分別用紅、藍濾光片獲取笑臉和哭臉的圖案，在體驗的過程中，既加深了學生對知識的理解，又讓學生獲取了學習的樂趣。學生通過實驗和自主體驗不難發(fā)現：透明物體的顏色是由其能透過的色光顏色決定的。此處，把獲取單色光和透明物體的顏色做一個融合，以獲取單色光的方法，促進學生思考;學生通過自主體驗探究，讓思考的問題在腦海中結構化?；谏铙w驗，再展示一種可控變色夜燈（七種色光模式）。這個物體生活中很常見，但是讓學生扒開燈罩，他們會驚奇地發(fā)現里面只有紅、綠、藍三種燈泡，由此，自然而然地猜想：通過三種色光的組合模式獲取其他色光，水到渠成地找到了色光的混合方法。教師在學生猜想的基礎上，指導學生使用色光混合儀分組合作探究，得出紅、綠、藍三種色光混合的結果。同時，得益于這三種色光能夠按一定比例自由混合成其他色光，對光的三原色理解也更加深刻。

三、源于生活思考，任務驅動設計

光源發(fā)光能被人看到，非光源物體反射光也能被我們看見。由此向學生提問：“生活中的物體在白光的照射下，為什么都能呈現出本身的顏色呢？”將物體顏色與光的反射結合起來，啟發(fā)了學生的思維。學生會將看到的顏色和光的反射結合起來，產生有依據的猜想：物體將白光中的七色光有選擇地吸收或反射。要想驗證猜想，就必須進行實驗探究，區(qū)別于平常物理教師的演示實驗，這里，筆者帶領學生一起思考我們需要的實驗，并根據需要自主設計。首先明確任務，需要用不同的色光照射有色物體，同時盡量減少環(huán)境光線的干擾，我們需要設計一個暗盒（如圖2），為了減少外界光線對實驗的干擾和方便觀察，正對面用單向透光膜密封，單向透光膜透光率只有20%（能夠有效阻擋外界光線）?？紤]取材方便，暗盒使用購物時遺棄的紙盒，內里貼有黑色吸光紙，這樣符合要求的實驗環(huán)境就有了。但是有一個問題：被觀察物體用什么顏色實驗效果更佳？考慮到跟單色光的色彩匹配，物體顏色以標準色彩為主。我們確定用藍色毛巾上面插有鮮紅的玫瑰花作為觀察物體。有了設計方案，提供相應的材料給學生，讓學生自主完成暗盒的制作。最后學生分組合作，分別用白、紅，藍三種色光照射觀察物體：

1.用白光照射物體，觀察到紅色花朵和藍色底座。

2.用藍光照射物體，觀察到藍色底座，花朵區(qū)域是黑色。

3.用紅光照射物體，觀察到紅色花朵，藍色底座變成黑色。

通過對記錄的實驗現象的分析發(fā)現，紅花只能反射紅光，吸收其他色光;藍色底座只能反射藍光，吸收其他色光。學生自主生成結論：不透明物體只能反射與其自身顏色一樣顏色的色光，其顏色由其反射的色光顏色決定。經歷以上過程，我們不僅完成了對知識的學習，同時經歷了實驗的設計和探究，這種探究是基于真實情境的富有意義和內涵的，讓學生學習物理不再被動，學習變得具有更強的現實意義。

初中物理課程標準要求學生從生活走向物理。有時，在教學過程中，不妨從學生生活體驗人手，融合他們的生活認知。這就需要教師準確了解學生的前概念，在內容編排的時候找到各部分內容的交叉點。把融合的內容以問題的形式呈現，把學習設計在有意義的問題情境中，讓學生在各種問題情境中通過合作解決問題，讓學生通過體驗知識獲得的過程，促進其元認知的發(fā)展;通過問題的解決，學生靈活運用知識解決更復雜的問題，最終掌握蘊含于問題之中的知識以及支持問題解決的知識。在此，筆者認為，問題是STEAM課程整合的㈩發(fā)點和整合點，多樣化的問題載體會觸發(fā)多樣化的研究性學習，學生多一份嘗試，就多一份收獲。

[參考文獻]

[l]卞志榮，劉琦，薛麗娟.基于學習進階理論下的原始問題教學設計策略研究[J].物理教師，2017（6）：9-14.

[2]竇瑾，試論組織物理教學內容的目的、依據和基本要求[J].物理教師，2016（4）：10-12.

（責任編輯 易志毅）

[基金項目]本文系江蘇省現代教育技術研究2019年度立項課題《STEAM教育理念下學科深度融合的課程開發(fā)與實施》階段性研究成果，課題編號為2019-R73319。