鄭華南

摘 要：STEAM主要是指在學(xué)科教學(xué)中融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的融合教學(xué)理念。這一教學(xué)理念打破了傳統(tǒng)教學(xué)的單一學(xué)科教學(xué)的常規(guī)思維，為高中物理課堂教學(xué)提供了新的啟發(fā)和挑戰(zhàn)。此外，這樣的教學(xué)理念不僅能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展，還能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中掌握系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式和方法。基于此，本文以STEAM為理論基礎(chǔ)對(duì)高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐價(jià)值進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的實(shí)踐策略，希望為高中物理教師的教學(xué)實(shí)踐提供幫助和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：STEAM教育；高中物理課堂；核心素養(yǎng)培育；實(shí)踐研究

目前，高中物理教學(xué)還存在著只重視學(xué)生理論知識(shí)掌握、做題效率和質(zhì)量等問題。這一問題不僅會(huì)影響學(xué)生形成錯(cuò)誤的物理學(xué)習(xí)思維，還會(huì)影響學(xué)生掌握物理核心素養(yǎng)和構(gòu)建完整物理學(xué)習(xí)的理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。而為改善這些問題，就需要教師基于STEAM教學(xué)理念，尋找更加高效、多元的物理課堂教學(xué)實(shí)踐方式。

一、基于STEAM的高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐價(jià)值

（一）對(duì)學(xué)生的綜合發(fā)展價(jià)值

STEAM是STEM的拓展延伸，它是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五個(gè)領(lǐng)域的英文首字母的縮寫?；赟TEAM高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐對(duì)學(xué)生的綜合發(fā)展有著重要的價(jià)值。這些價(jià)值表現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

（1）能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握物理知識(shí)和實(shí)踐技能

在傳統(tǒng)的物理課堂上，學(xué)生通常只是被動(dòng)地接受知識(shí)和理論，很難將其應(yīng)用到實(shí)際中。而STEAM教育強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和實(shí)際應(yīng)用，通過讓學(xué)生參與到各種實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目中，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和解決問題等能力。例如，在學(xué)習(xí)物理光學(xué)時(shí)，教師可以組織學(xué)生設(shè)計(jì)和制作一個(gè)簡(jiǎn)單的激光筆實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自操作和觀察，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來理解光的傳播和反射規(guī)律。通過這種實(shí)踐，學(xué)生不僅能夠更深入地理解物理知識(shí)，還能夠培養(yǎng)實(shí)際操作和實(shí)踐技能。

（2）能夠培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維

創(chuàng)新思維是STEAM教育的核心要素之一，它注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、批判性思維和解決問題的能力。在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要從不同的角度思考問題，提出自己的想法和解決方案。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí)，教師可以提供一個(gè)有關(guān)運(yùn)動(dòng)物體的實(shí)際問題，讓學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)來探索物體受力和加速度之間的關(guān)系。學(xué)生可以通過多種方式提出不同的解決方案，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和驗(yàn)證。通過這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學(xué)生能夠培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力[1]。

（3）能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和物理觀念

在STEAM教育中，學(xué)生通過實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)來探索和發(fā)現(xiàn)知識(shí)，注重問題的提出和解決過程。這種科學(xué)探究的方式培養(yǎng)了學(xué)生的好奇心、探索精神和批判性思維，使他們對(duì)科學(xué)和物理有更深入的理解和認(rèn)識(shí)。例如，在學(xué)習(xí)熱力學(xué)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)和理解熱能的傳遞和轉(zhuǎn)化規(guī)律。通過這種實(shí)踐，學(xué)生能夠培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，包括觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和總結(jié)等科學(xué)活動(dòng)的核心素養(yǎng)，并且能夠形成自己的物理觀念。

（二）對(duì)教師的能力提升價(jià)值

基于STEAM的高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐對(duì)教師能力提升有著重要的價(jià)值[2]。這些價(jià)值主要體現(xiàn)以下兩個(gè)方面：

（1）提升跨學(xué)科教學(xué)能力

傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)往往是獨(dú)立的，教師只需要掌握自己所教學(xué)科的知識(shí)和教學(xué)方法即可。然而，在STEAM教育中，教師需要將不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合和融合，通過跨學(xué)科的教學(xué)方法來解決現(xiàn)實(shí)問題。因此，提升教師的跨學(xué)科教學(xué)能力是非常重要的。教師可以通過參加相關(guān)培訓(xùn)和研討會(huì)，學(xué)習(xí)跨學(xué)科教學(xué)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升自己的能力。

（2）為教師提供了新的物理教學(xué)思路

傳統(tǒng)的物理教學(xué)往往以理論知識(shí)為主，缺乏與實(shí)際生活和社會(huì)問題的聯(lián)系。而STEAM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的融合和應(yīng)用，通過解決實(shí)際問題來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。教師可以通過引入STEAM教育的思想和方法，將物理知識(shí)與工程、技術(shù)、藝術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的同時(shí)也能培養(yǎng)其他學(xué)科的能力。這種新的物理教學(xué)思路可以激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)力，提高他們的學(xué)習(xí)效果[3]。

二、基于STEAM的高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐研究

（一）以課堂教學(xué)情境導(dǎo)入物理教學(xué)

物理的理論知識(shí)是比較抽象的，實(shí)踐操作是比較復(fù)雜的。學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識(shí)的時(shí)候就容易出現(xiàn)注意力不集中、熱情較低和態(tài)度不端正等問題，這些問題不僅會(huì)影響物理學(xué)習(xí)效率，還會(huì)影響對(duì)物理知識(shí)的掌握和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[4]。而課堂教學(xué)情境主要是指在課堂教學(xué)中結(jié)合相關(guān)教學(xué)理念和內(nèi)容設(shè)計(jì)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方式。情境教學(xué)是課堂導(dǎo)入常用的、有效的教學(xué)方式，能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)的熱情和核心素養(yǎng)。因此，以STEAM教學(xué)觀念為基礎(chǔ)的高中物理課堂教學(xué)應(yīng)該重視課堂教學(xué)情境在導(dǎo)入物理教學(xué)中的作用。結(jié)合情境教學(xué)的相關(guān)理論，高中物理教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的時(shí)候應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）教師應(yīng)該通過情境的設(shè)計(jì)和問題的提出，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和源泉，只有激發(fā)了學(xué)生的興趣，才能夠引起他們的主動(dòng)參與和積極探究。

（2）教師在課堂教學(xué)情境中應(yīng)該充分發(fā)揮引導(dǎo)者的作用，引導(dǎo)學(xué)生深入思考與課題相關(guān)的問題。

（3）在課堂教學(xué)情境中，教師應(yīng)該堅(jiān)持學(xué)生主體地位，尊重學(xué)生的個(gè)性和思維方式。教師可以采用小組合作、項(xiàng)目研究等方式，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中相互合作，充分發(fā)揮自己的特長(zhǎng)和能力。

（4）提供必要的支持和指導(dǎo)。

（5）立足科學(xué)的教學(xué)理念、學(xué)生生活實(shí)際。

例如，教師在教學(xué)魯科版必修一“質(zhì)點(diǎn)和位移”時(shí)，可以立足以上五點(diǎn)結(jié)合STEAM教學(xué)理念、本節(jié)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣創(chuàng)設(shè)合適的導(dǎo)入教學(xué)情境。教師應(yīng)該分析教材明確教學(xué)內(nèi)容為：質(zhì)點(diǎn)的概念以及物體能否看成質(zhì)點(diǎn)的條件；矢量和標(biāo)量的區(qū)別。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容教師可以利用多媒體播放“地球繞太陽公轉(zhuǎn)”“奔馳的列車”“展翅翱翔的老鷹”和“籃球投籃”等圖片來創(chuàng)設(shè)對(duì)應(yīng)的教學(xué)情境。STEAM教學(xué)理念與傳統(tǒng)教學(xué)理念不同點(diǎn)就在于知識(shí)的融合性和跨學(xué)科性。結(jié)合此特點(diǎn)，教師應(yīng)該選擇融合多科目的教學(xué)情境導(dǎo)入教學(xué)。“地球繞太陽公轉(zhuǎn)”是屬于地理和科學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容；“奔馳的列車”是屬于物理和技術(shù)等課程的內(nèi)容；“展翅翱翔的老鷹”的圖片屬于科學(xué)和物理的融合知識(shí)。

除了以上虛擬的教學(xué)情境，教師可以找到一個(gè)與質(zhì)點(diǎn)和位移相關(guān)的真實(shí)場(chǎng)景，比如一個(gè)班級(jí)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行跳高的實(shí)踐情境。教師可以讓班級(jí)運(yùn)動(dòng)員實(shí)踐展示這些運(yùn)動(dòng)動(dòng)作并引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考以下問題：

①運(yùn)動(dòng)員在跳高過程中，他的身體在空間中的位移是如何變化的？

②運(yùn)動(dòng)員的身體位移和時(shí)間之間是否存在某種關(guān)系？

③運(yùn)動(dòng)員的身體位移和跳高的高度之間是否有關(guān)系？

通過這個(gè)實(shí)踐情境的引入，教師可以激發(fā)學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)和位移的興趣，并使他們開始思考與這個(gè)課題相關(guān)的問題。在引導(dǎo)學(xué)生思考的過程中，教師可以提供必要的背景知識(shí)和概念解釋，幫助學(xué)生理解和分析視頻中的現(xiàn)象。

由此可知，教師運(yùn)用以上三張圖片來創(chuàng)設(shè)虛擬的教學(xué)情境和引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)動(dòng)員實(shí)踐展示的情境是符合STEAM教學(xué)理念的。學(xué)生能夠在課堂教學(xué)情境中了解物理教學(xué)中質(zhì)點(diǎn)的概念及成為質(zhì)點(diǎn)的條件等物理基礎(chǔ)知識(shí)。

（二）以信息技術(shù)開展物理實(shí)驗(yàn)促進(jìn)教學(xué)

信息技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。STEAM的教學(xué)理念要求教師在教學(xué)中重視信息技術(shù)的運(yùn)用，以此推動(dòng)學(xué)生物理觀念和科學(xué)思維等物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展。在信息技術(shù)和先進(jìn)教學(xué)理念的指導(dǎo)下，高中物理教師可以利用虛擬教學(xué)平臺(tái)、官方智慧教育平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集儀器、多媒體設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)資源等開展物理課堂教學(xué)。在此過程中，教師應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和內(nèi)容。

（2）整合信息技術(shù)資源。

（3）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

此外，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和討論在以信息技術(shù)開展物理實(shí)驗(yàn)促進(jìn)教學(xué)時(shí)，教師需要注意以下四點(diǎn)：

（1）整合資源并確保穩(wěn)定性。

（2）引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與。

（3）注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和安全。

（4）鼓勵(lì)多樣化實(shí)驗(yàn)方法。

例如，教師在教學(xué)魯科版必修一“力與平衡”時(shí)，就可以立足以上要求選擇豐富的信息技術(shù)來落實(shí)STEAM教學(xué)理念在物理核心素養(yǎng)培育中的實(shí)踐。通過分析教材，教師可以確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)就是立足STEAM的教學(xué)理念幫助學(xué)生掌握“力與平衡的相關(guān)內(nèi)容”。立足這些內(nèi)容，教師可以選擇多媒體、智慧教育教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)的資料來幫助學(xué)生了解“力的合成”“力的分解”和“共點(diǎn)力的平衡”等方面的理論知識(shí)和內(nèi)容。

（1）模擬實(shí)驗(yàn)軟件

教師可以利用物理模擬實(shí)驗(yàn)軟件，如PhET交互式模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，來進(jìn)行力與平衡的模擬實(shí)驗(yàn)。通過這些軟件，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察物體受力的情況，探索力的平衡、合力和分力等概念。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，幫助他們深化對(duì)物理規(guī)律的理解。例如，在PhET平臺(tái)上，教師可以選擇“力學(xué)”模塊下的“平衡力”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過拖拽不同大小和方向的力，觀察物體的平衡情況。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，提出問題，探索力的平衡條件，比較不同力的合力和分力等。

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

教師可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如易博物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行力與平衡的虛擬實(shí)驗(yàn)操作。通過這些平臺(tái)，學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，探索力和平衡的相關(guān)概念。教師可以設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和科學(xué)思維。例如，在易博物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，教師可以選擇“力學(xué)”模塊下的“力平衡”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過調(diào)整不同力的大小和方向，觀察物體的平衡情況。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，提出問題，探索力的平衡條件和合力的計(jì)算等。

（3）多媒體教學(xué)素材

教師可以利用多媒體教學(xué)素材來展示力與平衡的原理和實(shí)驗(yàn)過程。通過動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)視頻等多媒體的呈現(xiàn)，學(xué)生可以更直觀地了解力的作用和平衡的條件。教師可以結(jié)合多媒體素材進(jìn)行講解和討論，幫助學(xué)生理解和應(yīng)用相關(guān)的物理概念。例如，教師可以使用動(dòng)畫演示力的平衡條件，通過展示力的大小和方向的平衡關(guān)系，幫助學(xué)生理解力的平衡和合力的概念。教師還可以使用實(shí)驗(yàn)視頻展示具體的力與平衡實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生更直觀地了解實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。

（4）數(shù)據(jù)采集與分析工具

教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用數(shù)據(jù)采集與分析工具，如傳感器、計(jì)算機(jī)軟件等，進(jìn)行力與平衡實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和分析。學(xué)生可以通過實(shí)時(shí)采集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索力與平衡的規(guī)律，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的能力。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用傳感器來采集不同力的大小和方向，通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。學(xué)生可以通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究力的平衡條件和合力的計(jì)算方法，深化對(duì)力與平衡的理解。

結(jié)合以上分析可知，物理教師可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者模擬軟件等來幫助學(xué)生培育對(duì)應(yīng)的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理核心素養(yǎng)。在信息技術(shù)和STEAM的影響下，教師就應(yīng)該重視用多媒體、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和智慧教育平臺(tái)等來幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的步驟、理解實(shí)驗(yàn)的目的，培育物理核心素養(yǎng)。

（三）優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)鞏固教學(xué)成果

物理教師還應(yīng)該重視課堂教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)STEAM教學(xué)理念和學(xué)生核心素養(yǎng)的鞏固和幫助。STEAM教學(xué)理念要求教師在教學(xué)的時(shí)候應(yīng)該融合教學(xué)并增強(qiáng)課堂教學(xué)的綜合性。結(jié)合相關(guān)教學(xué)理念的指導(dǎo)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主評(píng)價(jià)、創(chuàng)設(shè)多元化評(píng)價(jià)方式、引導(dǎo)學(xué)生互評(píng)、注重過程評(píng)價(jià)和引導(dǎo)學(xué)生參與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定等多個(gè)方面。這樣多元的教學(xué)評(píng)價(jià)能夠落實(shí)教學(xué)中STEAM教學(xué)理念，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)自己物理知識(shí)掌握和素養(yǎng)培育等多方面的認(rèn)知和管理。

例如，教師在教學(xué)魯科版必修二“科學(xué)探究：平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”時(shí)，就可以結(jié)合STEAM的教學(xué)理念來開設(shè)多元的教學(xué)評(píng)價(jià)，以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握平拋運(yùn)動(dòng)的理論知識(shí)和平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程等物理知識(shí)和內(nèi)容。學(xué)生在自評(píng)的過程中可以結(jié)合自己對(duì)小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的理解和掌握，創(chuàng)設(shè)坐標(biāo)系和結(jié)合知識(shí)畫出坐標(biāo)系等物理實(shí)驗(yàn)原理，以培養(yǎng)自身的科學(xué)觀念、思維、探究和態(tài)度與責(zé)任。

結(jié)束語

總之，基于STEAM的高中物理課堂核心素養(yǎng)培育的實(shí)踐價(jià)值是豐富的。教師能夠在此教學(xué)理念的影響下改變自己的物理教學(xué)觀念和方式，選擇更加豐富有效的方式來進(jìn)行實(shí)踐。學(xué)生能夠在此教學(xué)模式中獲得綜合持續(xù)的發(fā)展，社會(huì)和學(xué)校也可以在此教學(xué)模式中獲得進(jìn)步。因此，高中物理教學(xué)中培育學(xué)生的核心素養(yǎng)應(yīng)該重視STEAM教育理念的指導(dǎo)和融入。

參考文獻(xiàn)

[1]張亞鋒.核心素養(yǎng)下利用信息技術(shù)優(yōu)化高中物理課堂教學(xué)研究[J].數(shù)理化解題研究，2023（12）：62-64.

[2]姚景虎，蘇善花.基于核心素養(yǎng)的高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂完善策略[J].數(shù)理天地（高中版），2023（6）：71-73.

[3]俞嘉林.核心素養(yǎng)下高中物理課堂教學(xué)目標(biāo)的制定[J].數(shù)理天地（高中版），2023（6）：83-85.

[4]何知.學(xué)科核心素養(yǎng)視角下的高中物理高效課堂構(gòu)建[J].學(xué)園，2023，16（8）：72-74.

本文系教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2022年開放課題“基于‘讀思達(dá)視域下培養(yǎng)高中生創(chuàng)新能力的行動(dòng)研究”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：KCB2022102）的研究成果。

泉港區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃（第二批）基礎(chǔ)教育教學(xué)改革研究立項(xiàng)課題“‘四新背景下中學(xué)物理大單元作業(yè)設(shè)計(jì)的策略研究”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：QG1452-55）的研究成果。