基于STEAM理念的初中物理課程設(shè)計研究

楊瑞雄

摘 要：在初中整體教育教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定提升、教育環(huán)境愈發(fā)完善的形勢下，初中物理教學(xué)逐步進入新的發(fā)展階段，在原有的教學(xué)核心基礎(chǔ)上，促進學(xué)生以學(xué)科知識內(nèi)容為核心，實現(xiàn)全面發(fā)展，STEAM理念在其中尤為關(guān)鍵。以此為背景，探究初中物理課程在STEAM理念下的設(shè)計方案，為優(yōu)化整體課程教學(xué)設(shè)計、提升課程教學(xué)質(zhì)量提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：STEAM理念;初中物理;課程設(shè)計

STEAM理念側(cè)重提供多元化場景內(nèi)容，創(chuàng)新思維延伸方向和新型問題體系，促使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中能夠及時以課程內(nèi)容為中心，靈活運用課程知識內(nèi)容構(gòu)建新的知識體系，綜合分析思考生活中的各類問題。而初中物理作為學(xué)生初步接觸學(xué)習(xí)系統(tǒng)物理知識概念，建立基本物理研究思維框架的重要學(xué)科，其在STEAM理念下的教學(xué)設(shè)計內(nèi)容，是初中物理能否順利過渡到下一教學(xué)發(fā)展階段的關(guān)鍵。

一、STEAM基本教育理念

在實際教學(xué)中，STEAM教育理念側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，通過將課堂教學(xué)內(nèi)容進行有效延伸與擴展，幫助學(xué)生突破自身思維局限，并將其作為課堂學(xué)習(xí)主體，教師則側(cè)重發(fā)揮自身引導(dǎo)與組織作用。受此影響，初中物理課程設(shè)計必須改變以往單一的知識傳導(dǎo)維度，并基于學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況，以全面發(fā)展為主要教學(xué)宗旨，綜合審視STEAM理念對課程教學(xué)設(shè)計提出的要求，進而構(gòu)建STEAM理念與原有教學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)容的有機聯(lián)系，實現(xiàn)課程教學(xué)創(chuàng)新，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)、發(fā)展環(huán)境。

二、STEAM理念下的初中物理課程改革模式

1.科學(xué)驗證

在STEAM理念下，初中物理課程設(shè)計內(nèi)容應(yīng)改變以往直接灌輸知識內(nèi)容的形式，令學(xué)生通過自主驗證分析，構(gòu)建原有物理知識結(jié)構(gòu)與新的課程知識內(nèi)容的聯(lián)系，以此促使其順利完成知識遷移，并培養(yǎng)探究精神與科學(xué)思維[1]。因此，初中物理課程設(shè)計應(yīng)給予學(xué)生相應(yīng)的學(xué)習(xí)發(fā)展空間，令其在明確問題內(nèi)容的基礎(chǔ)上，自主思考設(shè)計相應(yīng)方案，并通過探討交流對方案內(nèi)容進行全面評估分析，在達到一定標(biāo)準(zhǔn)后實施，最終通過實際驗證得出相應(yīng)結(jié)論。

2.深入探究

與傳統(tǒng)物理課程教學(xué)設(shè)計中固定的問題提出方式不同，基于STEAM理念的初中物理課程設(shè)計更傾向于讓學(xué)生自主應(yīng)用課程知識內(nèi)容探究發(fā)現(xiàn)問題，并通過匯集整理相應(yīng)資料信息，對相應(yīng)問題進行深入探究分析，利用獲取的知識對探究問題進行解釋，形成自己的物理學(xué)習(xí)成果。

3.鼓勵創(chuàng)新

基于STEAM理念對初中物理整體教學(xué)轉(zhuǎn)型升級的教學(xué)要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是初中物理課程設(shè)計的重點。因此，在新的課程設(shè)計內(nèi)容中，基于創(chuàng)新意識培養(yǎng)的情境內(nèi)容與創(chuàng)新思維延伸環(huán)節(jié)應(yīng)占據(jù)更大的教學(xué)比重。教師在新的課程教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮課程內(nèi)容在STEAM理念的延伸途徑，以此鼓勵學(xué)生擺脫單一的物理思維，通過整合各學(xué)科知識內(nèi)容，自主思考分析，實現(xiàn)思考創(chuàng)新。

三、STEAM理念下的初中物理課程教學(xué)設(shè)計

1.強化實驗探究功能

在STEAM理念下，初中物理實驗教學(xué)被賦予了更多的教學(xué)功能，教師應(yīng)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式中物理實驗設(shè)計環(huán)節(jié)學(xué)生被動依照教師設(shè)計內(nèi)容進行實驗探究的局面，通過令其自主思考分析實現(xiàn)深入探究[2]。例如，在“科學(xué)探究：凸透鏡成像”的課時教學(xué)中，教師應(yīng)將課程教學(xué)目標(biāo)“幫助學(xué)生理解凸透鏡成像的規(guī)律”與STEAM教育理念進行有機結(jié)合，令其通過自主研究思考，真正將課時科學(xué)實驗探究內(nèi)容轉(zhuǎn)化為自主思考內(nèi)容，進而實現(xiàn)深入探究、豐富實驗探究目的。教師可利用多媒體課件與微視頻，將不同凸透鏡成像內(nèi)容與形式在生活中的體現(xiàn)展示給學(xué)生，以此令其通過直觀觀察思考，在不同成像內(nèi)容的驅(qū)動下生成相應(yīng)認知障礙，進而結(jié)合凸透鏡的成像內(nèi)容，產(chǎn)生具體的問題，如，如何找到凸透鏡焦距？凸透鏡成像的影響因素有哪些？在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生針對觀察生成的各類問題，調(diào)動自身的物理知識結(jié)構(gòu)，結(jié)合教師提供的各項實驗器材，逐步形成相對完整的實驗探究方案，包括實驗探究問題、實驗設(shè)計思路、實驗器材使用步驟以及實驗探究順序等，并以小組為單位進行探討交流，分析自主設(shè)計的實驗探究方案的全面性與科學(xué)性。在此過程中，教師應(yīng)積極發(fā)揮自身引導(dǎo)作用，滲透比較法、觀察法、討論法等，引導(dǎo)學(xué)生從實驗探究角度對凸透鏡成像規(guī)律及其探究過程進行思考，并結(jié)合自身實驗探究方案，利用現(xiàn)有的實驗器材（蠟燭、凸透鏡、光具座、光屏等）開展實驗探究活動，逐漸掌握凸透鏡成像的規(guī)律，得出相應(yīng)結(jié)論。相較于傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)模式，基于STEAM理念的課程教學(xué)設(shè)計更有利于教師驅(qū)動學(xué)生進行自主思考探究，延伸物理思維，并在自主設(shè)計實驗方案與實驗驗證的過程中，真正將實驗探究內(nèi)容轉(zhuǎn)化為自身物理知識內(nèi)容，在加深其知識印象的同時，也便于教師滲透物理探究思想，促使其結(jié)合該實驗中的數(shù)據(jù)收集與分析過程，將物理知識內(nèi)容與數(shù)學(xué)知識內(nèi)容相結(jié)合，實現(xiàn)跨學(xué)科思考應(yīng)用，凸顯基于STEAM理念的物理課程教學(xué)的先進性。

2.有效挖掘問題

問題的挖掘與思考，是初中物理教學(xué)設(shè)計中的重要內(nèi)容，也是STEAM教育理念與新型物理課程教學(xué)設(shè)計契合的關(guān)鍵。因此，教師在新的課程教學(xué)設(shè)計體系當(dāng)中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生通過自主思考發(fā)現(xiàn)問題，并通過引入項目教學(xué)法或增加項目教學(xué)法的比重，驅(qū)動學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題后深入挖掘問題內(nèi)容，并靈活運用課程知識解決[3]。例如，在“物體的內(nèi)能”的課時教學(xué)中，教師可利用微視頻引入生活情境“為喝到溫度適宜的水，將溫度較高的熱水與較低的水進行混合”，以此引導(dǎo)學(xué)生對冷水與熱水的能量變化進行思考，建立簡單的“熱傳遞”知識概念雛形，并在認知障礙的影響下，生成相應(yīng)問題：溫度與該能量有什么關(guān)系？能量傳遞的過程中，物體具體變化？在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)將學(xué)生按照物理學(xué)習(xí)認知水平與性格特點劃分為各個學(xué)習(xí)小組，令其結(jié)合問題內(nèi)容生成本組的項目研究主題，并通過具體分工，自主收集整理相應(yīng)資料信息，通過合作探究逐步完成實驗探究任務(wù)，并在各類資料信息的指導(dǎo)下，通過自學(xué)與項目探究過程，針對自己生成的問題進行深入思考探究，從知識理論與簡單的項目實驗探究角度出發(fā)，理解內(nèi)能的物理知識概念，并對熱傳遞過程中物體內(nèi)能的變化建立相對完整的認知。在課堂中，教師可令各個小組針對本組的項目探究主題進行小組學(xué)習(xí)匯報，包括本組在項目探究過程中由基本問題衍生出的各類物理問題，如，內(nèi)能的本質(zhì)是什么？影響物體內(nèi)能的影響因素是哪些？等等，以及本組項目研究思路與實際探究過程，以此完成項目探究成果展示環(huán)節(jié)。相較于傳統(tǒng)初中物理課程設(shè)計，項目學(xué)習(xí)模式的合理應(yīng)用無疑能夠為學(xué)生提供完整的問題探究環(huán)境，而非依照教師設(shè)計好的問題探究思路逐步完成思維延伸，這在一定程度上降低了思維固化的教學(xué)風(fēng)險[4]。同時，在項目探究過程中，學(xué)生在收集整理并應(yīng)用相應(yīng)資料信息時，可充分發(fā)揮自主思考能力，利用不同學(xué)科內(nèi)容構(gòu)建完整的物理探究過程，培養(yǎng)學(xué)生問題意識與探究能力，有效挖掘問題在STEAM理念下的新型物理課程設(shè)計中的作用。同時，通過小組學(xué)習(xí)匯報活動，學(xué)生可通過思考分析其他小組的發(fā)言內(nèi)容，從不同角度審視物體的內(nèi)能及其變化過程，拓寬自身物理思維視野，而教師也可借助小組學(xué)習(xí)匯報內(nèi)容，掌握學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的實際學(xué)習(xí)情況，便于其通過后續(xù)教學(xué)調(diào)整幫助學(xué)生將項目探究學(xué)習(xí)內(nèi)容有效轉(zhuǎn)化為課程知識內(nèi)容，完成課堂教學(xué)任務(wù)的同時，鞏固新型物理課程設(shè)計成果。

3.鼓勵思維創(chuàng)新

創(chuàng)新型人才已經(jīng)成為當(dāng)下高中教育的首要教育培養(yǎng)目標(biāo)，因此，在STEAM理念下，教師在設(shè)計新的課程教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)注重將創(chuàng)新意識與思維培養(yǎng)目標(biāo)滲透其中。例如，在“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”的課時教學(xué)中，針對以往學(xué)生被動接收知識信息的模式下，無法深刻理解電動機與發(fā)電機工作原理的現(xiàn)象，教師可利用微課視頻，令學(xué)生在課前預(yù)先學(xué)習(xí)掌握感應(yīng)電流產(chǎn)生的基本條件與電磁感應(yīng)現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生結(jié)合微課視頻內(nèi)容與以往所學(xué)的電學(xué)知識，嘗試自主設(shè)計感應(yīng)電流實驗方案，包括實驗器材與實驗步驟，以此在正式課程教學(xué)設(shè)計中，在教師的指導(dǎo)下，從教師提供的各類實驗器材中選出相應(yīng)實驗設(shè)備，嘗試創(chuàng)新實驗內(nèi)容，并結(jié)合實驗驗證過程深入思考感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件與相應(yīng)實驗研究方法，如借助小電動機、串聯(lián)靈敏電流表、開關(guān)等，通過改變線圈位置，探究感應(yīng)電流在實物中的產(chǎn)生條件，也可借助下圖所示的實驗設(shè)備組合方式，通過探究導(dǎo)體在磁場中的運動與電流表指針變化的關(guān)系得出相應(yīng)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，教師可令學(xué)生完成課堂創(chuàng)新實驗探究，通過結(jié)合教師后續(xù)講解內(nèi)容與自身對發(fā)電機等基礎(chǔ)模型的認知，在家長的協(xié)助下嘗試制作簡單的電器模型，以此將課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容進行有效延伸，并借此鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新實驗，使其在實驗過程中進一步思考課堂教學(xué)內(nèi)容，并將其有效應(yīng)用到生活當(dāng)中，凸顯STEAM理念在新型物理課程設(shè)計中的地位。這在提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)認知水平的同時，也能令其通過自制簡易發(fā)電機，強化其物理學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)全面學(xué)習(xí)發(fā)展[5]。

綜上所述，基于當(dāng)下教育對初中物理教學(xué)的要求，為構(gòu)建貼合物理教學(xué)發(fā)展趨勢，滿足學(xué)生實際學(xué)習(xí)需求的初中物理課堂，教師應(yīng)重視STEAM理念在課程設(shè)計中的落實工作，并結(jié)合學(xué)生物理學(xué)習(xí)認知發(fā)展規(guī)律，以及新的課程教學(xué)目標(biāo)體系，通過強化實驗探究功能、挖掘問題、鼓勵思維創(chuàng)新，為學(xué)生提供兼具多元化與現(xiàn)代化特性的初中物理學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)全面學(xué)習(xí)發(fā)展，為其日后成長奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]邵國仙.淺析初中物理實驗教學(xué)存在的問題與對策[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2020（12）：286.

[2]戴瑞，袁軍，方錦江，等.基于STEM教育理念的初中物理光現(xiàn)象實驗教學(xué)研究：制作“魔幻光影”演示儀[J].物理實驗，2020，40（10）：59-63.

[3]李駿.初中物理實驗教學(xué)中創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2020（10）：297-298.

[4]陳飛云.STEM教育理念下初中物理實驗教學(xué)初探[J].科技資訊，2020，18（10）：144-145.

[5]羅倩，張皓晶，張雄.STEM教育理念下初中物理實驗教學(xué)初探：以自制“簡易密度計”為例[J].教育科學(xué)論壇，2019（22）：48-50.

注：本文系福建省中小學(xué)名師名校長培養(yǎng)工程專項課題“Steam理念下初中物理項目式學(xué)習(xí)校本課程資源的開發(fā)與研究”（編號：WLDTR201920）的研究成果。