吳健

【摘 要】 steam教育理念是一種集科學、技術、工程、藝術、數(shù)學為一體的理念.在高中物理教學中融合該理念，積極構建生活化物理課堂，既能培養(yǎng)學生的跨學科意識，又能提高物理課堂的趣味性，更好地挖掘?qū)W生的學習潛力.本文結(jié)合具體實例，就如何運用steam教育理念，構建生活化物理課堂進行探討，以供參考.

【關鍵詞】 steam教育理念;物理課堂;高中物理

教學中既要做好steam教育理念相關理論的學習，又要結(jié)合物理知識，積極聯(lián)系學生的生活實際，有針對性地構建生活化問題情境，激發(fā)學生思考，深化學生理解，更好地把握物理知識本質(zhì).

1 steam教育的內(nèi)涵分析

在steam教育理念中，S是Science（科學），T是 Technology （技術），E 是Engineering（工程），A是 Art（藝術），M是 Mathematics（數(shù)學），是一種綜合性強的教育理念，引導教師關注課堂教育內(nèi)容，借助發(fā)散思維、聯(lián)想思維以及創(chuàng)新思維，引入教學實踐資源，豐富課堂教育形式.在steam教育理念下，完善自主學習體系，分析知識和生活的聯(lián)系，靈活利用知識內(nèi)容，認識和改造世界，提高教育教學質(zhì)量.相對于傳統(tǒng)教育理念來說，steam教育理念更加的例題，改變了以往平面化教育理念，以科學、技術、工程、藝術和數(shù)學作為支點，使得教育體系覆蓋范圍更加廣泛，借助靈活的組合設計，解決生活中的實際問題，有效踐行教育理念.在steam教育理念下，注重學生綜合素養(yǎng)培養(yǎng)，增強學生競爭力，在學生學習中，展現(xiàn)steam教育理念，促進教育理念發(fā)展，營造良好的教育氛圍.在高中物理教學中，以實驗作為基礎，提高課堂教學質(zhì)量，鼓勵學生利用物理知識解決實際問題，促進學生核心素養(yǎng)提升.本文以steam教育理念作為基礎，思考生活化物理課堂的構建.

2 基于steam教育理念生活化物理課堂構建原則

2.1 生本原則

在新課程改革背景下，為了構建高效物理課堂，應當以學生為主體，構建高中物理生活化課堂，根據(jù)生本原則，結(jié)合學生生活環(huán)境和經(jīng)驗，以學生的喜好、體悟以及物理能力作為導向，從科學、工程、藝術、數(shù)學以及技術等方面入手，豐富課堂教學資源，豐富生活化課堂資源，為高中物理生活化教育奠定基礎.

2.2 豐富性原則

高中物理課堂教學中，踐行steam教育理念，構建高效的生活化課堂，避免教學形式化，堅持創(chuàng)新精神，根據(jù)物理課堂活動需求，選擇貼近學生生活實際的案例，靈活利用新型教學方式，為steam教育理念實踐提供有效策略，將生活現(xiàn)象和物理知識結(jié)合，提高物理課堂教學的有效性.

2.3 實效性原則

目前，steam教育理念教育實踐研究的基礎較為薄弱，加上高中物理課堂活動存在一定差異，以往的教育成功經(jīng)驗不一定能夠適用于任何一節(jié)高中物理課堂.因此，在steam教育理念實踐中，應當堅持實事求是的原則，避免生搬硬套的教育模式，結(jié)合物理課堂生活化教育需求，根據(jù)學生的實際情況，考慮教育環(huán)境和教育能力等因素，科學合理地利用教育方式，引導學生主動參與課堂教學，全面了解和掌握物理知識，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，踐行實效性原則.

3 steam教育理念下高中物理生活化教學策略

3.1 結(jié)合steam理念，明確課堂教學目標

steam教育理念是一種綜合性理念，其內(nèi)容非常豐富，教師應當根據(jù)生活化課堂需求，明確課堂教學目標，搜集整合教學素材，明確生活化教學方向，避免高中物理生活化教學內(nèi)容過于模糊，不利于學生自主學習活動，影響師生互動教學效果.在高中物理教學中，以生活化課堂作為基礎，結(jié)合學生需求明確教學目標，保證課堂教學質(zhì)量.例如，在“勻速圓周運動”的教學中，以steam教育理念作為引導，引入勻速圓周運動的生活例子，如摩天輪、洗衣機脫水以及汽車轉(zhuǎn)彎等，結(jié)合生活中的物理現(xiàn)象，激發(fā)學生物理探究興趣，開展主動學習活動.在引入生活實例的基礎上，引導學生開展探索活動，如洗衣機脫水時，速度為什么要快，而汽車轉(zhuǎn)彎卻要慢，幫助學生理解向心力與角速度、線速度關系的知識，保證生活化教學活動有效開展.

3.2 結(jié)合steam理念，構建生活化課程

在高中物理教學中，結(jié)合steam教育理念，根據(jù)生活化教學需求，結(jié)合課堂教學目標，融入科技、數(shù)學、藝術、技術以及工程內(nèi)容，保證生活教學有效開展.例如，在“超重、失重”的教學中，結(jié)合實驗探究目標，以學校實驗器材和實驗能力作為基礎，將學生劃分成若干小組，鼓勵學生開展合作探究活動，借助電子秤，通過快速下蹲、緩慢下蹲和快速起立等動作，鍛煉學生觀察和合作能力，實現(xiàn)學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)，貫徹落實steam教育理念.為了使steam教育理念有效踐行，結(jié)合工程、技術、藝術以及數(shù)學等內(nèi)容，完善物理實驗課程體系，夯實基礎知識學習，借助生活化教學實踐，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力.在steam理念下，開展生活化教學活動，鍛煉學生學習能力，優(yōu)化高中物理課程教學，構建高效物理課堂.

3.3 結(jié)合steam理念，強化課堂總結(jié)

在課堂教學中，高效課堂應當注重課堂總結(jié)，提高課堂教學質(zhì)量.在steam理念下，高中物理生活化課堂總結(jié)沒有具體的方式，學生可以根據(jù)自身體驗，表達自己的學習體驗，借助師生之間、生生之間的互動，樹立物理知識網(wǎng)絡，完善學生知識體系，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng).在具體課堂總結(jié)中，結(jié)合steam理念，引入思維導圖，培養(yǎng)學生發(fā)散思維，鞏固課堂教學內(nèi)容，補充學生學習中的不足，做出針對性總結(jié)，提高課堂學習效率，保證生活化教學質(zhì)量.

4 steam教育理念下高中物理生活化教學實例分析

4.1 受力平衡-橋梁的設計

受力平衡是高中物理力學部分的重要知識點.為在教學中滲透steam教育理念，提高學生學以致用能力，靈活運用分析受力平衡知識分析相關的工程問題，可為學生創(chuàng)設如下生活化問題情境：

某市有很多條河流，為改善交通環(huán)境，準備在河流上修建相關的橋梁.如橋梁的每一個橋墩有兩根支柱，每根支柱都是用相同的橫截面積的鋼筋混凝土構造.如果你作為橋梁工程設計師，下面的四個設計方案中，你認為哪一種方案最合理并說明理由（? ）.

該題目聯(lián)系學生的生活情境，既融入steam教育理念，又靈活的考查了學生運用所學物理知識分析實際問題的能力，增加物理課堂趣味性的同時，能使學生認識到物理知識的重要性，進一步深化其對物理知識的認識與理解.根據(jù)題意可知橋梁的質(zhì)量一定，表明兩個橋墩的合力一定，根據(jù)力的合成法則可知，合力一定兩個力的夾角越小，越能承重，因此，A方案較為合理.

4.2 平拋運動-投籃機器人

平拋運動在生活中有著廣泛的應用.教學中應借助steam教育理念創(chuàng)設生活化問題情境，使學生牢固掌握該部分知識的同時，使其能夠靈活運用多學科知識，探尋解決問題的有效途徑.如課堂上可創(chuàng)設以下生活化問題情境：

隨著智能技術的發(fā)展，機器人逐漸走進了人們的生活，如智能機器人可以幫助人們打掃衛(wèi)生.受此啟發(fā)，可為學生布置制作籃球機器人的小任務.要求如下：如圖1，機器人投籃時出手點高2m，球在空中運動時離地的最大高度為4.3m，并且要求球能夠和水平面呈45°進入籃中，籃筐距離地面高度為3.05m，忽略空氣阻力，請問你設計的機器人該以多大的速度投籃（g取10m/s2）？

該題目創(chuàng)作的情景對學生而言并不陌生，而且與當今的科技緊密的聯(lián)系在一起，鞏固學生所學的同時，能很好的激發(fā)學生的思考積極性.通過審題不難得知，需要運用斜拋知識進行分析.

根據(jù)題意需要運用物理知識求解出籃球從最高點運動至籃中的時間t，在豎直方向上由h1=4.3m-3.05m=1.25m.根據(jù)平拋運動知識可知h1=12gt2，代入數(shù)據(jù)解得t=0.5s.入籃時豎直方向上的速度vy=gt=5m/s.又因為球和水平面呈45°進入籃中，因此，根據(jù)數(shù)據(jù)知識可求得籃球的水平速度vx=vy/tan45°=5m/s.表明機器人出手時籃球的水平速度也為vx=5m/s.機器人投球后運動至球運動至最高點的過程中可看做反向的平拋運動，則投球時球豎直方向的速度為v豎，則h2=4.3m-2m=2.3m，則由平拋運動規(guī)律可知，v豎2=2gh2，則機器人投籃的速度v0=v2x+v2豎=71m/s≈8.43m/s.

4.3 圓周運動-行車安全

生活中的很多情境都涉及圓周運動知識.高中物理教學中，為調(diào)動學生的學習熱情，培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力，應注重將助steam教育理念融入到相關生活化問題情境中，使學生牢固掌握物理知識的同時，為其全面發(fā)展奠定堅實基礎.在生活中為保障行車安全，學生會發(fā)現(xiàn)在一些橋梁的橋頭位置都設立有限重、限速標志.針對這一情境，可創(chuàng)設如下問題情境：

某一橋梁可簡化為如圖2所示的情形，其中拱橋AB的圓弧半徑為40m，橋高10m.P為AB的中點.為保證行車安全，汽車在橋上最高點的運動速率不能超過多大，否則將會飛出落在和P點水平距離多遠的位置？并說明理由，g取10m/s2.

汽車運動時拱橋的最高點時應受到橋面的支持力，否則汽車會做圓周運動，從最高點飛出橋面發(fā)生危險，因此汽車能否飛出的臨界點為在最高點，其重力剛好提供做圓周運動的向心力.由圓周運動知識可知：mg=mv2R，代入數(shù)據(jù)可得v=20m/s，即，汽車的速度不能超過20m/s.否則將會飛出做平拋運動，豎直方向上運動的時間t=2hg=2s，則水平位移為s=vt=202m，即，汽車飛出落地點和P的相距202m.

4.4 理想氣體狀態(tài)方程-簡易溫度計

理想氣體狀態(tài)方程是分析氣體壓強、溫度的重要理論.教學中為提高學生的動手能力，應融入steam教育理念進行多學科的綜合教育，布置相關的動手實踐任務.其中學生對溫度計并不陌生，在生活中較為常見.在學習理想氣體狀態(tài)方程知識后，可為學生布置制作簡易溫度計的實踐任務.

某學生制作的簡易溫度計如圖3所示，在27℃的室溫下，將粗細均勻的吸管插入豎直放置且裝有半瓶水的圓柱形玻璃瓶中，記下吸管沒入水平的位置，標記為27℃，水面以上吸管長度為12cm;而后重新將吸管插入瓶底，將瓶底密封后，置于57℃的溫水中，一段時間后吸管中水平上升可6cm，吸管該位置標記為57℃.將27℃和57℃標記間均勻刻線，并將吸管其他部分依次刻線，便完成了制作.請你運用所學分析，該溫度計的最大量程應標記為多少？實際的80℃的溫度線和吸管上80℃的刻度線位置關系如何？

根據(jù)題意57℃和27℃差值為30℃對應6cm，而吸管長度為12cm，則可知其最大量程為27℃+2×30℃=87℃.因為吸管形成的水柱會影響瓶中的壓強，會導致封閉氣體壓強較外接壓強小，由蓋呂薩克定律：p1T1=p2T2，則實際80℃溫度線低于吸管上80℃的刻度線位置.

5 結(jié)語

高中物理教學中應認識到滲透steam教育理念的重要性，從整體上把握高中物理教學內(nèi)容，結(jié)合學生的生活實際，積極創(chuàng)設實踐性問題情境，引導學生運用跨學科知識解決相關的物理問題，深化其對物理知識理解的同時，促進其運用跨學科知識解決實際問題能力更好的提升.

參考文獻：

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