基于STEAM教育理念的高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)研究

鐘斌

【關(guān)鍵詞】STEAM教育理念;力學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

以往的高中物理授課方式中，教學(xué)限制在單科學(xué)習(xí)領(lǐng)域，無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代背景下對(duì)復(fù)合型人才培養(yǎng)的要求.而STEAM 教育理念的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)人才培養(yǎng)過(guò)程中暴露出來(lái)的弊端和問(wèn)題，拓展了物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將其與科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合，以更好地滿足社會(huì)發(fā)展需求.基于此，教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)立足于物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合STEAM 教育理念，全面加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)校本課程的開(kāi)發(fā).

1 STEAM 教育理念概述

1.1 STEAM 教育理念

STEAM的課堂教學(xué)思想，是一個(gè)整合理科（Science）、科技（Technology）、工程技術(shù)（Engineering）、美術(shù)（Art）、計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)（Mathematics）等五個(gè)課程的綜合型課堂教學(xué)，并沒(méi)有對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行單純的疊加，而只是根據(jù)某個(gè)課題或任務(wù)，靈活地使用各學(xué)科知識(shí)處理實(shí)際中的現(xiàn)象.STEAM課堂教學(xué)是一個(gè)強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的實(shí)踐性教學(xué)，既是基于實(shí)際問(wèn)題求解的探究性教學(xué)，又是基于創(chuàng)新思維的實(shí)踐性教學(xué).STEAM課程試圖使學(xué)習(xí)者以實(shí)際問(wèn)題的求解為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，采用多學(xué)科知識(shí)和多領(lǐng)域思考方法，從具體的實(shí)際項(xiàng)目中創(chuàng)造性地求解具體問(wèn)題.

1.2 STEAM 教育的特點(diǎn)

STEAM 教育是一種基于自然學(xué)習(xí)方式的功能性教學(xué)框架，能夠適用于不同的教師和學(xué)生.有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)掌握以及靈活運(yùn)用能力，而不只是做“知識(shí)的搬運(yùn)工”.STEAM 教育理念比較超前，主要具備了如下特點(diǎn).

1.2.1 項(xiàng)目為導(dǎo)向

STEAM 教育強(qiáng)調(diào)以活動(dòng)作為教學(xué)的單元，使學(xué)生通過(guò)完成活動(dòng)去掌握理論知識(shí)，培養(yǎng)活動(dòng)技能，這不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還可以提高學(xué)生的組織協(xié)調(diào)技能和溝通技巧，令學(xué)生能在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)動(dòng)手能力，在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中掌握知識(shí).

1.2.2 不同學(xué)科交織，具有較強(qiáng)的綜合性

STEAM 教育能夠?qū)⒍鄠€(gè)學(xué)科教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，各科任課教師都可以靈活運(yùn)用各學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生融會(huì)貫通，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更系統(tǒng)性，取得了觸類旁通的成效，從而大幅提高了學(xué)生的興趣，也擴(kuò)大了學(xué)生的認(rèn)知面.同時(shí)，借助STEAM 教育，能使學(xué)生將學(xué)習(xí)掌握到的學(xué)科知識(shí)與日常生活結(jié)合起來(lái)，切實(shí)達(dá)到學(xué)以致用的效果.

1.2.3 注重過(guò)程而非結(jié)果

應(yīng)試教育的現(xiàn)狀，是教師、學(xué)生、家長(zhǎng)以及全社會(huì)的目光都只聚焦于學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果上，反而對(duì)學(xué)習(xí)的本質(zhì)有所忽視，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不能使學(xué)生懂得思考，無(wú)法學(xué)會(huì)反思，從而難以培養(yǎng)出學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.而STEAM 教育不同，它更強(qiáng)調(diào)教學(xué)進(jìn)程，而不是教學(xué)成果，意在降低教師的課堂壓力和學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力.可以使學(xué)生真正地浸泡在課堂中，培養(yǎng)出學(xué)習(xí)興趣，從而得到掌握知識(shí)的滿足感.

1.2.4 接受學(xué)生錯(cuò)誤，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力

STEAM 教育理念，實(shí)質(zhì)是一個(gè)接受學(xué)生錯(cuò)誤的教育理念，敢于接受學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤，并激勵(lì)學(xué)生敢于實(shí)踐，提出個(gè)人觀點(diǎn)，不人云亦云，能夠成為一個(gè)具備獨(dú)立思考能力的學(xué)習(xí)者，這和傳統(tǒng)教育中的只以標(biāo)準(zhǔn)答案作為標(biāo)準(zhǔn)有明顯的不同.并且，STEAM教育既能反映創(chuàng)新是科學(xué)生產(chǎn)的第一發(fā)展要素這一特點(diǎn)，又能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性.

1.2.5 靈活性強(qiáng)，適用面廣

STEAM 教育雖然來(lái)源于中國(guó)，卻廣為世界教育家所接受，除了上述四個(gè)優(yōu)點(diǎn)，另外的優(yōu)點(diǎn)就是STEAM 教育理念可以應(yīng)用到所有國(guó)家和地區(qū).以中國(guó)為例，各個(gè)地方的教育工作者應(yīng)該根據(jù)自己的風(fēng)俗習(xí)慣和地域特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，發(fā)展適合本土化的創(chuàng)新型教學(xué)方法.

2 基于STEAM 教育理念的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀

物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值十分重要，是連接知識(shí)與實(shí)踐的樞紐.新課程理念下教師要重視實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值，開(kāi)展各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，然而還存在影響物理教學(xué)的一些因素：

第一，教師因素.教師是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵性因素.但是調(diào)查和研究中發(fā)現(xiàn)，教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，由于對(duì)物理實(shí)驗(yàn)新課程理念研究不夠深入、不夠全面，以至于物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教育理念陳舊，物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃設(shè)計(jì)不夠科學(xué)、選擇的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不夠靈活等.在這種情況下，教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，僅是依據(jù)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，或者指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作.同時(shí)，教師僅是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察，看其是否與前人的結(jié)論相符合.如此一來(lái)，高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不盡如人意.

第二，學(xué)生因素.從考查與分析中看到，當(dāng)前高中生受到傳統(tǒng)文化教學(xué)思路、教學(xué)方式的負(fù)面影響，大多處在被動(dòng)吸收知識(shí)的階段.在這個(gè)前提下，學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的課堂參與程度比較低，難以積極主動(dòng)地參與到物理實(shí)驗(yàn)操作中，并在操作的過(guò)程中深化物理知識(shí)，發(fā)展自身的物理綜合能力和素養(yǎng).另外，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，但是在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，高中學(xué)生在具體的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，基本上都是采用敷衍了事的態(tài)度進(jìn)行，導(dǎo)致原本嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺?shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)逐漸演變成為完成標(biāo)準(zhǔn)答案.學(xué)生的這種實(shí)驗(yàn)態(tài)度，也在很大程度上制約了物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)效果.

3 基于STEAM 教育理念的高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)研究

3.1 注重不同實(shí)驗(yàn)體系之間的融會(huì)貫通

從高中物理各實(shí)驗(yàn)課程的關(guān)系入手，借助STEAM 教育模式的超學(xué)科優(yōu)勢(shì)，合理地構(gòu)建各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與課程間的相互關(guān)系.眾所周知，當(dāng)前的高中物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)較為分明，力學(xué)、光學(xué)、電子和磁的實(shí)驗(yàn)分類較為清楚，教師在開(kāi)展某一系統(tǒng)的研究中，都會(huì)使用該系統(tǒng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置，各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與相應(yīng)的儀器設(shè)備的聯(lián)系會(huì)完全停滯，不能進(jìn)行各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的融會(huì)貫通.如果進(jìn)行各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的聯(lián)合，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果將有比較明顯的變化.比如，教師可以優(yōu)化力的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)課堂中將重力、彈力、摩擦力以及電場(chǎng)力等聯(lián)合，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能充分感受不同類型的力所具有的不同特點(diǎn).

3.2 重視物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境，積極營(yíng)造情境式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍

當(dāng)前的高中物理實(shí)驗(yàn)，已具有了相對(duì)穩(wěn)定的、系統(tǒng)化的教育思維方式，即學(xué)生在課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，課上聽(tīng)老師講授實(shí)驗(yàn)，課中進(jìn)行實(shí)踐，課后進(jìn)行研究，并開(kāi)展以實(shí)踐為核心的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng).這種按部就班的實(shí)驗(yàn)方法忽視了物理實(shí)驗(yàn)所提供的真正的實(shí)驗(yàn)條件，與倡導(dǎo)以學(xué)生為中心的教學(xué)思想相悖，所以這樣的高中物理實(shí)驗(yàn)常常使學(xué)生覺(jué)得實(shí)驗(yàn)的難度很大、內(nèi)容枯燥無(wú)味，最后造成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣不高.STEAM 課程更注重學(xué)生利用學(xué)習(xí)平臺(tái)所獲取的學(xué)習(xí)的概念，注重高中物理實(shí)驗(yàn)所帶來(lái)的體驗(yàn)情境，并建立場(chǎng)景式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍.

首先，教師改變了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念，把教學(xué)重心從實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到了課堂，并設(shè)計(jì)制定以知識(shí)為核心的教學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，努力營(yíng)造積極良好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在充分考慮到學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)的情況下，利用微課堂、網(wǎng)絡(luò)教室和物理實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)等現(xiàn)代的信息技術(shù)工具和資源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)支持，并由此來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的研究興趣.

按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié).將一節(jié)實(shí)驗(yàn)課詳細(xì)區(qū)為多個(gè)環(huán)節(jié)，并處理好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)之間的邏輯聯(lián)系.例如，在金屬導(dǎo)線的電阻率測(cè)試時(shí)，書(shū)中的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)可作為教學(xué)上的實(shí)驗(yàn)預(yù)處理過(guò)程，在了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況下，可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)室率先在電腦上進(jìn)行電路的接線，這樣學(xué)生不但可以較迅速地了解電路的接線方法，并保護(hù)好實(shí)驗(yàn)器材，而且節(jié)省了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，還可以較為迅速地判斷測(cè)試電路的電壓和電流所使用的特殊方法.

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材的精細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)學(xué)生實(shí)踐背景，充分挖掘設(shè)備說(shuō)明書(shū)與實(shí)踐指導(dǎo)書(shū)，以材料作為基礎(chǔ)，豐富學(xué)生想象力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)踐能力社會(huì)實(shí)踐素質(zhì).

通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程跳躍性，在教師的闡述下確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c具體內(nèi)容，并凝練本節(jié)實(shí)驗(yàn)課程的基本知識(shí)點(diǎn)，把學(xué)生注意力拉回到實(shí)驗(yàn)本身，同時(shí)教師還通過(guò)運(yùn)用豐富的信息技術(shù)手段使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)具有動(dòng)態(tài)化、互動(dòng)化以及功能化等特點(diǎn)，從而便于學(xué)生直接提取、掌握目標(biāo)知識(shí)內(nèi)容，在寓教于樂(lè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳播與獲得.

3.3 采取問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)方式

縱觀當(dāng)下國(guó)內(nèi)外的STEAM 教育，不難看到其強(qiáng)調(diào)實(shí)際問(wèn)題求解的創(chuàng)新模式以及學(xué)生自主探究的教學(xué)模式，盡管與以往的教學(xué)模式背道而馳，但在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)技能的成效比以往教學(xué)模式更為突出.所以，在高中物理力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方式，可以從一定意義上提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量.在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要充分掌握力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)操作步驟中的重難點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)為平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)具有學(xué)生生活反饋和任務(wù)挑戰(zhàn)的實(shí)踐問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐思考，完成實(shí)踐作業(yè).

在整個(gè)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)實(shí)驗(yàn)流程中，學(xué)生占據(jù)主導(dǎo)，而教師則是對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的幫助與指導(dǎo)者，以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橹行尿?qū)動(dòng)內(nèi)核，利用最有限的時(shí)間指導(dǎo)與促使學(xué)生推動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)度，因此教師要確定以解答中心的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題為目標(biāo)，讓學(xué)校組織學(xué)生乃至其他人根據(jù)課題，尋找解答的各種實(shí)驗(yàn)方式.讓學(xué)生在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中重復(fù)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)過(guò)程，使實(shí)踐中的不確定現(xiàn)象逐漸浮出水面，從而一次性解決問(wèn)題.例如，教師可在力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)課的前一節(jié)課末時(shí)，提出“勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)以及曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)分別是什么”之類的問(wèn)題.

4 結(jié)語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，教師在開(kāi)展和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，要立足于學(xué)校物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀，并根據(jù)學(xué)校STEAM 教育模式的特色，明確實(shí)驗(yàn)校本課程研究的目標(biāo)，從多種渠道開(kāi)展和建設(shè)實(shí)驗(yàn)校本課程，以進(jìn)一步增強(qiáng)教師物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性，從而促進(jìn)教師在物理實(shí)驗(yàn)校本課程上得到成長(zhǎng)，從而達(dá)到核心素養(yǎng)下的教師物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo).