【摘要】STEAM教育以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力為目的，強(qiáng)調(diào)“在做中學(xué)，在學(xué)中做”.本文以STEAM教育理念為基礎(chǔ)，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法兩方面探究高中物理教學(xué)中融合STEAM教育的策略，以實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)的多元化和實(shí)效性，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力.

【關(guān)鍵詞】STEAM教育；高中物理；課堂教學(xué)

STEAM由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）、數(shù)學(xué)（Mathematics）五個(gè)英文單詞的首字母組成，是21世紀(jì)新興的一種教育理念［1］REF_Ref148109323＼r＼h＼*MERGEFORMAT.物理學(xué)科是研究自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律等內(nèi)容的基礎(chǔ)學(xué)科.新課標(biāo)要求培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)，包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任［2］REF_Ref148109470＼r＼h＼*MERGEFORMAT，它們之間相輔相成.在高中物理教學(xué)中融入STEAM教育，是對(duì)物理課程的新解讀，是實(shí)施綜合教育的有效手段，落實(shí)新課標(biāo)教學(xué)目標(biāo)的有力保障.

1 STEAM教育的內(nèi)涵

STEAM的內(nèi)涵并不是簡(jiǎn)單地將學(xué)科進(jìn)行組合，而是強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要運(yùn)用這五門學(xué)科涉及的更全方面的知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問題，并從中習(xí)得解決問題的知識(shí)綜合運(yùn)用能力，同時(shí)提升綜合素養(yǎng)［1］REF_Ref148109323＼r＼h＼*MERGEFORMAT.高中物理教學(xué)中融入STEAM教育，探索一種跨學(xué)科的物理教學(xué)模式，以STEAM教育理念為主線，分別從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五個(gè)方面展開，整合五門學(xué)科內(nèi)容，滲透各科知識(shí)，將STEAM教育理念更好地融入高中的物理課程中.

2 高中物理教學(xué)中融合STEAM教育的策略

2.1 STEAM教育與高中物理教學(xué)內(nèi)容的融合

教師在教學(xué)中要充分研究物理教材內(nèi)容，并將物理知識(shí)與STEAM教育有效融合，關(guān)鍵在于找到切實(shí)可行的方法，以激發(fā)學(xué)生的興趣和培養(yǎng)跨學(xué)科思維.首先應(yīng)仔細(xì)研究課程教材，理解其中包含的物理概念、原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確定與STEAM教育相關(guān)的主題，有意識(shí)地尋找物理教材中與科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)相關(guān)的內(nèi)容.教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展跨學(xué)科的項(xiàng)目，將物理與其他學(xué)科的知識(shí)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)能力.同時(shí)，還可以將藝術(shù)的元素融入物理教學(xué)中，讓學(xué)生用藝術(shù)的方式表達(dá)他們對(duì)物理概念的理解，幫助學(xué)生從不同的角度理解物理，培養(yǎng)他們的藝術(shù)和文學(xué)素養(yǎng)［3］REF_Ref148131949＼r＼h＼*MERGEFORMAT.

2.2 高中物理與STEAM教育教學(xué)活動(dòng)的整合

教學(xué)活動(dòng)是以STEAM教育為主線，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主，教學(xué)活動(dòng)成為連接各個(gè)學(xué)科的紐帶.STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有批判性的思維并且要善于分析所遇到的問題，強(qiáng)化更高水平思維技能.該學(xué)習(xí)方式要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、積極溝通、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)融入整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中.

科學(xué)學(xué)習(xí)包括指導(dǎo)老師對(duì)教學(xué)課程的科學(xué)內(nèi)容概要解析，明確學(xué)的目標(biāo)和方向.同時(shí)，學(xué)生以小組探討方式討論課程中所需要用到的科學(xué)知識(shí)，要求小組成員各抒己見、總結(jié)梳理.

要真正完成一件作品，技術(shù)是不可或缺的.技術(shù)素養(yǎng)主要體現(xiàn)在學(xué)生如何解決問題的能力，探索解決問題的途徑.在教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生思考在這次教學(xué)活動(dòng)中可能需要應(yīng)用的技術(shù)，通過(guò)共同討論和分析，匯集多方的見解，以形成更全面的想法.

工程可以視為科學(xué)的應(yīng)用，通過(guò)這一應(yīng)用，將自然界的物質(zhì)和能源的屬性應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)、機(jī)器、產(chǎn)品、系統(tǒng)和過(guò)程中，以最短的時(shí)間、最少的資源和人力，制造出高效、可靠且對(duì)人類有用的成果.它將分散的組成元素連接在一起，并賦予它們活力，以呈現(xiàn)出完整的視覺體現(xiàn).工程設(shè)計(jì)（Engineering design）是將科學(xué)與數(shù)學(xué)原理系統(tǒng)地、創(chuàng)造性地用于時(shí)間的結(jié)果.STEAM教育通過(guò)創(chuàng)建工程情境，并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中介紹工程設(shè)計(jì)流程，將工程作為一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域引入項(xiàng)目式教學(xué)中，以幫助學(xué)生更好地理解工程、掌握工程設(shè)計(jì)流程，并培養(yǎng)工程思維.

在生活中，科技與人文藝術(shù)已經(jīng)密不可分，甚至起到至關(guān)重要的作用，而STEAM教育正在作出強(qiáng)有力的詮釋，科技與藝術(shù)的有機(jī)融合為實(shí)現(xiàn)藝術(shù)創(chuàng)造價(jià)值提供了現(xiàn)實(shí)的路徑.在實(shí)踐過(guò)程中能夠最大限度地發(fā)揮自己的藝術(shù)天賦，這正是藝術(shù)素養(yǎng)的體現(xiàn).設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生可以進(jìn)行探討合作性的學(xué)習(xí)，一同交流思想，讓藝術(shù)的火花在探討聲中迸發(fā)出來(lái).

數(shù)學(xué)素養(yǎng)就是通過(guò)逐漸積累各種數(shù)學(xué)知識(shí)，最終在解決實(shí)際問題時(shí)得以體現(xiàn)出來(lái)的一種方式.數(shù)學(xué)素養(yǎng)是STEAM教育的基礎(chǔ)，技術(shù)深入、工程論證、科學(xué)推理和建模，都需要數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)［4］REF_Ref148130996＼r＼h＼*MERGEFORMAT.

2.3 高中物理與STEAM教育教學(xué)方法的整合

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法是一種以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，適合于STEAM教育和高中物理教學(xué)的融合.學(xué)生通過(guò)自主思考和小組合作，解決實(shí)際問題，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的［5］REF_Ref148131581＼r＼h＼*MERGEFORMAT.在高中物理教學(xué)中，教師可以運(yùn)用PBL教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際生活中的物理問題，培養(yǎng)他們的解決問題能力和實(shí)踐技能.此外，教師還可以利用各種科技手段，如計(jì)算機(jī)仿真、科技實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生更加深入地理解物理理論，同時(shí)也能提高學(xué)生的實(shí)踐能力.通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，將物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)、技術(shù)和工程等方面的知識(shí)整合在一起.

2.4 高中物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育教學(xué)方法的整合

首先，高中物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育的整合可以幫助學(xué)生建立跨學(xué)科的視野.通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在操作中獲得直觀的感受，深入理解其物理原理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)培養(yǎng)其科學(xué)研究的思維.同時(shí)，STEAM教育注重跨學(xué)科知識(shí)的整合，將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)融合在一起，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的同時(shí)，能夠接觸到其他領(lǐng)域的知識(shí)，形成更為完整的學(xué)習(xí)體系，有利于拓寬學(xué)生的學(xué)科視野.

其次，高中物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育的整合有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的重要途徑，而STEAM教育則強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)際問題解決中的創(chuàng)新能力.將物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育相結(jié)合，可以通過(guò)設(shè)計(jì)開放性、探究性的實(shí)驗(yàn)題目，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果并提出解決方案，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力.

再者，高中物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育的整合有助于提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要相互合作，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力.而STEAM教育注重跨學(xué)科整合，倡導(dǎo)學(xué)科之間的交叉融合和團(tuán)隊(duì)合作.因此，將物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育有機(jī)結(jié)合，可以鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力.

最后，高中物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育的整合對(duì)學(xué)生的綜合素養(yǎng)提升具有重要意義.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠加深對(duì)物理學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究的能力；而STEAM教育則注重將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決，并通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等形式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng).因此，將物理實(shí)驗(yàn)與STEAM教育相結(jié)合，有助于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和實(shí)踐能力，全面提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)水平.

2.5 案例描述

在物理課程中，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作一輛太陽(yáng)能汽車模型，結(jié)合STEAM教育的跨學(xué)科特點(diǎn)，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試過(guò)程中融入科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的元素.具體步驟：

研究階段：學(xué)生團(tuán)隊(duì)展開研究，了解太陽(yáng)能原理、電動(dòng)汽車構(gòu)造等相關(guān)知識(shí)，確定設(shè)計(jì)方向.

設(shè)計(jì)階段：學(xué)生根據(jù)研究成果，進(jìn)行太陽(yáng)能汽車的設(shè)計(jì)，包括車身結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能電池板安裝位置、電動(dòng)機(jī)連接等，同時(shí)考慮車輛外觀設(shè)計(jì)，加入藝術(shù)元素.

制作階段：學(xué)生團(tuán)隊(duì)按照設(shè)計(jì)圖紙，收集所需材料，制作太陽(yáng)能汽車模型，并安裝太陽(yáng)能電池板、電動(dòng)機(jī)等部件.

測(cè)試階段：學(xué)生測(cè)試太陽(yáng)能汽車在不同光照條件下的性能表現(xiàn)，記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行改進(jìn).

展示階段：學(xué)生展示他們?cè)O(shè)計(jì)制作的太陽(yáng)能汽車，向同學(xué)和老師介紹設(shè)計(jì)理念、制作過(guò)程以及測(cè)試結(jié)果，展示團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維.

科學(xué)（Science）：通過(guò)實(shí)驗(yàn)階段的探索光電效應(yīng)，學(xué)生深入了解光子能量、光電效應(yīng)規(guī)律等物理概念，并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

技術(shù)（Technology）：在設(shè)計(jì)和制作階段，學(xué)生利用數(shù)字藝術(shù)軟件進(jìn)行創(chuàng)作，并使用自制的光電傳感器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

工程（Engineering）：學(xué)生在設(shè)計(jì)階段需要制作自制光電傳感器裝置，并在實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，這需要學(xué)生運(yùn)用工程思維解決問題、進(jìn)行模型制作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等工程過(guò)程.

藝術(shù)（Art）：學(xué)生在創(chuàng)作階段運(yùn)用數(shù)字藝術(shù)軟件創(chuàng)作光電效應(yīng)相關(guān)的數(shù)字藝術(shù)作品.

數(shù)學(xué)（Mathematics）：在實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生需要測(cè)量和記錄不同光強(qiáng)條件下的光電效應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

通過(guò)融入這些STEAM元素，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不僅探索了物理原理，還運(yùn)用技術(shù)工具進(jìn)行創(chuàng)作，運(yùn)用工程思維解決問題，展示藝術(shù)創(chuàng)作和數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)分析能力.這樣的綜合性學(xué)習(xí)體驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力.

3 結(jié)語(yǔ)

STEAM教育對(duì)物理教學(xué)的深化有積極的影響.物理學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)繁雜，STEAM教育倡導(dǎo)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)有助于學(xué)生在多元化的情境中理解和應(yīng)用物理知識(shí)，提高他們對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí).強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，這與高中物理教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)高度契合.通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，提高物理教學(xué)的實(shí)效性［6］REF_Ref148131331＼r＼h＼*MERGEFORMAT.STEAM教育在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用有助于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).在STEAM教育中，學(xué)生不僅需要理解和掌握物理知識(shí)，還需要運(yùn)用這些知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和批判性思維，實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)的多元化和實(shí)效性，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力.

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