STEAM理念下初中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐與初探

江德如 林欽

摘? ?要：STEAM教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是通過(guò)提供真實(shí)的探究式活動(dòng)來(lái)突出學(xué)習(xí)過(guò)程的學(xué)習(xí)方式。從課堂教學(xué)、科技制作和生活實(shí)踐三方面介紹三明市列東中學(xué)物理組將STEAM理念和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)相融合，開(kāi)展一系列項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐與成果，為課程實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：初中物理;steam ;項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

引言

科學(xué)探究是物理課程的重要內(nèi)容， 它貫穿于物理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（Project-based Learning，簡(jiǎn)稱(chēng) PBL），是以學(xué)科的概念和原理為中心，學(xué)生通過(guò)參與真實(shí)的活動(dòng)項(xiàng)目，進(jìn)行調(diào)查、研究、協(xié)作，最終形成產(chǎn)品或解決問(wèn)題，從而建構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)?；诮?gòu)主義學(xué)習(xí)理論和多元智力理論 ，可以認(rèn)為物理教學(xué)就是以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，它能促進(jìn)學(xué)生自主投入學(xué)習(xí)，提高終身學(xué)習(xí)的能力和素質(zhì)。STEAM代表科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），藝術(shù)（Art），數(shù)學(xué)（Mathematics），把項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和STEAM學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，打破學(xué)科間的壁壘，真正實(shí)現(xiàn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

初中物理項(xiàng)目化學(xué)習(xí)包括四個(gè)要素：一是具體的任務(wù);二是真實(shí)的情景;三是豐富的活動(dòng);四是有用的“產(chǎn)品”。我校物理教研組運(yùn)用STEAM教育理念，從科技制作、生活實(shí)踐和課堂教學(xué)三方面進(jìn)行了項(xiàng)目學(xué)習(xí)探索，滲透了以物理學(xué)科為主導(dǎo)的多學(xué)科融合理念，幫助學(xué)生在掌握學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上，提升解決實(shí)際問(wèn)題的各項(xiàng)能力，培養(yǎng)審美能力和科學(xué)素養(yǎng)。

1? 以“課堂教學(xué)”為陣地進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

1.1? 一節(jié)課解決一個(gè)“問(wèn)題”

課堂教學(xué)中可以采用問(wèn)題類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)。在“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”一課教學(xué)中，教師通過(guò)“一起海難事故背后的奧秘”串聯(lián)整堂課，從“奧林匹克號(hào)”的海難事故引入，提出“海難事故誰(shuí)該負(fù)責(zé)”“背后真兇還有哪些罪行”“它也有可愛(ài)的一面嗎”等一系列問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生不斷深入，層層思考。在“海難事故誰(shuí)該負(fù)責(zé)”環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模擬船吸現(xiàn)象的探究實(shí)驗(yàn)，揭示了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系;在“背后真兇還有哪些罪行”環(huán)節(jié)，同學(xué)們認(rèn)識(shí)了原來(lái)龍卷風(fēng)、河流漩渦和火車(chē)事故都是流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系造成的危害;在“它也有可愛(ài)的一面嗎”環(huán)節(jié)，學(xué)生了解到原來(lái)噴霧器和機(jī)翼都利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。問(wèn)題類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的教學(xué)結(jié)構(gòu)。

1.2? 一節(jié)課設(shè)計(jì)一個(gè)“產(chǎn)品”

課堂教學(xué)中可以采用設(shè)計(jì)類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)。在“變阻器”一課教學(xué)中，教師通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)燈泡亮度控制器串聯(lián)了整堂課。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生需要經(jīng)歷“如何改變燈泡亮度”“如何改變產(chǎn)品電阻”“如何優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”“如何編寫(xiě)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)”等產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。這樣就對(duì)應(yīng)地解決了物理教學(xué)中的“變阻器原理”“變阻器結(jié)構(gòu)”和“變阻器使用”等教學(xué)重點(diǎn)，突破變阻器如何變阻及使用方法等難點(diǎn)。學(xué)生在設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)產(chǎn)品的過(guò)程中利用物理、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等知識(shí)完成了學(xué)習(xí)與探究，既充滿趣味又獲得成就，實(shí)現(xiàn)了生動(dòng)高效的學(xué)科融合智慧課堂。

2? 以“科技制作”為載體進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

2.1? 綜合實(shí)踐課上開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

我校八年級(jí)物理教師兼綜合實(shí)踐活動(dòng)課的教學(xué)工作，他們結(jié)合物理學(xué)科知識(shí)，在綜合實(shí)踐活動(dòng)課上開(kāi)展了許多相應(yīng)科技制作類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如，結(jié)合聲學(xué)中的聲音的產(chǎn)生知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展“易拉罐口哨的制作”活動(dòng);結(jié)合光學(xué)中的平面鏡成像知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展“萬(wàn)花筒的原理與制作”活動(dòng);結(jié)合力學(xué)中的重心與穩(wěn)度知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展“重力小制作”活動(dòng);結(jié)合機(jī)械中的杠桿知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展“投石機(jī)的原理與制作”活動(dòng);結(jié)合浮力中物體的浮與沉知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展“物體浮沉小制作”活動(dòng)。通過(guò)綜合實(shí)踐活動(dòng)課上的科技制作類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，提升動(dòng)手能力。

2.2? 科技周、文體周中開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

物理教研組結(jié)合學(xué)?！翱萍嘉捏w周”物理學(xué)科活動(dòng)，開(kāi)展“孔明燈的制作及原理探究”“水火箭的制作與發(fā)射”和“轉(zhuǎn)化能量的神奇機(jī)器”等科技制作類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)。

在“孔明燈的制作及原理探究”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生從物理學(xué)角度弄清了孔明燈的升空原理，知道了熱空氣可以增大孔明燈的浮力，當(dāng)浮力大于重力時(shí)，孔明燈就上升了;從工程學(xué)的角度選擇了制作孔明燈的材料，利用廢舊籮筐竹篾和超輕的拷貝紙巧妙制作孔明燈;從數(shù)學(xué)的角度理解了孔明燈的體積與面積的關(guān)系，明白孔明燈必須達(dá)到一定的尺度才有可能上浮;從藝術(shù)的角度美化孔明燈的設(shè)計(jì)，制作了充滿藏族文化特色的吉祥八寶孔明燈。整個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生參加了四次活動(dòng)，成功制作孔明燈上百架，核心素養(yǎng)得到明顯提升。

在“水火箭的制作與發(fā)射”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生弄清了火箭升空的物理學(xué)原理，理解了反沖運(yùn)動(dòng)的知識(shí)、質(zhì)心、壓心的概念，了解到我國(guó)航天發(fā)展的最新成果。他們運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等知識(shí)，利用廢舊可樂(lè)瓶自制了六十余具水火箭。在發(fā)射比賽中，同學(xué)們相互協(xié)作，利用自制的發(fā)射管，放飛手中的水火箭。還有部分動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)利用發(fā)條玩具、廢舊塑料袋制作了水火箭定時(shí)開(kāi)傘裝置，實(shí)現(xiàn)了水火箭的定時(shí)、定點(diǎn)安全回收。在感受科技力量的同時(shí)，也增強(qiáng)了環(huán)境保護(hù)與資源再利用意識(shí)，并深深為祖國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展感到驕傲。

在“轉(zhuǎn)化能量的神奇機(jī)器”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中，同學(xué)們從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度理解生活中各種機(jī)器工作的原理與意義。同學(xué)還制作了如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽(yáng)能動(dòng)力船、橡皮筋動(dòng)力小車(chē)等“轉(zhuǎn)化能量的神奇機(jī)器”，實(shí)現(xiàn)了電能、機(jī)械能、化學(xué)能、內(nèi)能等能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移，思考了能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過(guò)程中的效率問(wèn)題，突破了物理教學(xué)中的重難點(diǎn)。

3? 以“生活實(shí)踐”為依托進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

3.1? 在生活中尋找物理知識(shí)

老師引導(dǎo)同學(xué)們開(kāi)展了“餐桌上的物理”生活實(shí)踐類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)。同學(xué)們通過(guò)觀察與思考，發(fā)現(xiàn)廚房中、餐桌上的物理現(xiàn)象并用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行解釋。有同學(xué)在吃“石鍋魚(yú)”的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)盡管沒(méi)有火焰加熱，石鍋中的魚(yú)湯依然會(huì)沸騰，這個(gè)現(xiàn)象可以用熱學(xué)中的沸騰條件來(lái)解釋?zhuān)核序v需要滿足達(dá)到沸點(diǎn)和持續(xù)吸熱兩個(gè)條件，雖然沒(méi)有火焰加熱，但由于石鍋的溫度高于魚(yú)湯的沸點(diǎn)，魚(yú)湯仍能從石鍋上吸熱，保持沸騰;有同學(xué)在吃海鮮時(shí)觀察到干冰產(chǎn)生的白色煙霧，這個(gè)現(xiàn)象可以用熱學(xué)中的物態(tài)變化來(lái)解釋?zhuān)焊杀A吸熱降溫，空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成小水珠;有同學(xué)觀察到蒸粽子時(shí)倒扣在粽子下的空碗中最后竟然有水吸入，這個(gè)現(xiàn)象可以用大氣壓的知識(shí)解釋?zhuān)赫艉敏兆雍?，碗?nèi)水蒸氣液化，氣壓減小，外界更大的大氣壓將水壓入碗中。通過(guò)發(fā)現(xiàn)并解釋生活中的物理現(xiàn)象，滲透了從生活走向物理、從物理走向社會(huì)的教育理念，增強(qiáng)了同學(xué)們的實(shí)踐意識(shí)。

3.2? 用物理知識(shí)探究生活中的物理

老師還通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)生活中的物理問(wèn)題進(jìn)行了更加深入的研究，并撰寫(xiě)研究論文。例如“微波爐不同火力檔的加熱情況探究”“物體落入水中濺起水花的程度探究”“探究鹽水沸點(diǎn)與濃度的關(guān)系”“探究酸度與水果電池電流、電壓的關(guān)系”“關(guān)于野外多方式手機(jī)充電器的研究”“液體表面張力探究”“初步探究過(guò)冷水現(xiàn)象”“建模分析與探究：走鋼絲的受力分析”“吉他泛音的物理原理之淺析”“論‘慣性與速度”“單擺中的物理”“關(guān)于‘用帶小孔紙片托水”實(shí)驗(yàn)原理的探究”“探究影響凸透鏡聚光能力的因素”等論文均在全國(guó)數(shù)理化競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。在研究過(guò)程中，同學(xué)們對(duì)于控制變量法和轉(zhuǎn)換法等物理研究方法有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

無(wú)論是融合STEAM理念，還是開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，都能為新課程理念下的初中物理教學(xué)提供一種新選擇， 它不同于我們傳統(tǒng)的教學(xué)方式，它能打破學(xué)科間的壁壘，結(jié)合生活實(shí)踐創(chuàng)設(shè)真情境、解決真問(wèn)題，用物理主導(dǎo)、多科融合的方式全面提升學(xué)生綜合素養(yǎng)，值得我們深入研究和探索。