吴健

【摘 要】 steam教育理念是一种集科学、技术、工程、艺术、数学为一体的理念.在高中物理教学中融合该理念，积极构建生活化物理课堂，既能培养学生的跨学科意识，又能提高物理课堂的趣味性，更好地挖掘学生的学习潜力.本文结合具体实例，就如何运用steam教育理念，构建生活化物理课堂进行探讨，以供参考.

【关键词】 steam教育理念;物理课堂;高中物理

教学中既要做好steam教育理念相关理论的学习，又要结合物理知识，积极联系学生的生活实际，有针对性地构建生活化问题情境，激发学生思考，深化学生理解，更好地把握物理知识本质.

1 steam教育的内涵分析

在steam教育理念中，S是Science（科学），T是 Technology （技术），E 是Engineering（工程），A是 Art（艺术），M是 Mathematics（数学），是一种综合性强的教育理念，引导教师关注课堂教育内容，借助发散思维、联想思维以及创新思维，引入教学实践资源，丰富课堂教育形式.在steam教育理念下，完善自主学习体系，分析知识和生活的联系，灵活利用知识内容，认识和改造世界，提高教育教学质量.相对于传统教育理念来说，steam教育理念更加的例题，改变了以往平面化教育理念，以科学、技术、工程、艺术和数学作为支点，使得教育体系覆盖范围更加广泛，借助灵活的组合设计，解决生活中的实际问题，有效践行教育理念.在steam教育理念下，注重学生综合素养培养，增强学生竞争力，在学生学习中，展现steam教育理念，促进教育理念发展，营造良好的教育氛围.在高中物理教学中，以实验作为基础，提高课堂教学质量，鼓励学生利用物理知识解决实际问题，促进学生核心素养提升.本文以steam教育理念作为基础，思考生活化物理课堂的构建.

2 基于steam教育理念生活化物理课堂构建原则

2.1 生本原则

在新课程改革背景下，为了构建高效物理课堂，应当以学生为主体，构建高中物理生活化课堂，根据生本原则，结合学生生活环境和经验，以学生的喜好、体悟以及物理能力作为导向，从科学、工程、艺术、数学以及技术等方面入手，丰富课堂教学资源，丰富生活化课堂资源，为高中物理生活化教育奠定基础.

2.2 丰富性原则

高中物理课堂教学中，践行steam教育理念，构建高效的生活化课堂，避免教学形式化，坚持创新精神，根据物理课堂活动需求，选择贴近学生生活实际的案例，灵活利用新型教学方式，为steam教育理念实践提供有效策略，将生活现象和物理知识结合，提高物理课堂教学的有效性.

2.3 实效性原则

目前，steam教育理念教育实践研究的基础较为薄弱，加上高中物理课堂活动存在一定差异，以往的教育成功经验不一定能够适用于任何一节高中物理课堂.因此，在steam教育理念实践中，应当坚持实事求是的原则，避免生搬硬套的教育模式，结合物理课堂生活化教育需求，根据学生的实际情况，考虑教育环境和教育能力等因素，科学合理地利用教育方式，引导学生主动参与课堂教学，全面了解和掌握物理知识，培养学生核心素养，践行实效性原则.

3 steam教育理念下高中物理生活化教学策略

3.1 结合steam理念，明确课堂教学目标

steam教育理念是一种综合性理念，其内容非常丰富，教师应当根据生活化课堂需求，明确课堂教学目标，搜集整合教学素材，明确生活化教学方向，避免高中物理生活化教学内容过于模糊，不利于学生自主学习活动，影响师生互动教学效果.在高中物理教学中，以生活化课堂作为基础，结合学生需求明确教学目标，保证课堂教学质量.例如，在“匀速圆周运动”的教学中，以steam教育理念作为引导，引入匀速圆周运动的生活例子，如摩天轮、洗衣机脱水以及汽车转弯等，结合生活中的物理现象，激发学生物理探究兴趣，开展主动学习活动.在引入生活实例的基础上，引导学生开展探索活动，如洗衣机脱水时，速度为什么要快，而汽车转弯却要慢，帮助学生理解向心力与角速度、线速度关系的知识，保证生活化教学活动有效开展.

3.2 结合steam理念，构建生活化课程

在高中物理教学中，结合steam教育理念，根据生活化教学需求，结合课堂教学目标，融入科技、数学、艺术、技术以及工程内容，保证生活教学有效开展.例如，在“超重、失重”的教学中，结合实验探究目标，以学校实验器材和实验能力作为基础，将学生劃分成若干小组，鼓励学生开展合作探究活动，借助电子秤，通过快速下蹲、缓慢下蹲和快速起立等动作，锻炼学生观察和合作能力，实现学生核心素养培养，贯彻落实steam教育理念.为了使steam教育理念有效践行，结合工程、技术、艺术以及数学等内容，完善物理实验课程体系，夯实基础知识学习，借助生活化教学实践，培养学生创新实践能力.在steam理念下，开展生活化教学活动，锻炼学生学习能力，优化高中物理课程教学，构建高效物理课堂.

3.3 结合steam理念，强化课堂总结

在课堂教学中，高效课堂应当注重课堂总结，提高课堂教学质量.在steam理念下，高中物理生活化课堂总结没有具体的方式，学生可以根据自身体验，表达自己的学习体验，借助师生之间、生生之间的互动，树立物理知识网络，完善学生知识体系，培养学生核心素养.在具体课堂总结中，结合steam理念，引入思维导图，培养学生发散思维，巩固课堂教学内容，补充学生学习中的不足，做出针对性总结，提高课堂学习效率，保证生活化教学质量.

4 steam教育理念下高中物理生活化教学实例分析

4.1 受力平衡-桥梁的设计

受力平衡是高中物理力学部分的重要知识点.为在教学中渗透steam教育理念，提高学生学以致用能力，灵活运用分析受力平衡知识分析相关的工程问题，可为学生创设如下生活化问题情境：

某市有很多条河流，为改善交通环境，准备在河流上修建相关的桥梁.如桥梁的每一个桥墩有两根支柱，每根支柱都是用相同的横截面积的钢筋混凝土构造.如果你作为桥梁工程设计师，下面的四个设计方案中，你认为哪一种方案最合理并说明理由（  ）.

该题目联系学生的生活情境，既融入steam教育理念，又灵活的考查了学生运用所学物理知识分析实际问题的能力，增加物理课堂趣味性的同时，能使学生认识到物理知识的重要性，进一步深化其对物理知识的认识与理解.根据题意可知桥梁的质量一定，表明两个桥墩的合力一定，根据力的合成法则可知，合力一定两个力的夹角越小，越能承重，因此，A方案较为合理.

4.2 平抛运动-投篮机器人

平抛运动在生活中有着广泛的应用.教学中应借助steam教育理念创设生活化问题情境，使学生牢固掌握该部分知识的同时，使其能够灵活运用多学科知识，探寻解决问题的有效途径.如课堂上可创设以下生活化问题情境：

随着智能技术的发展，机器人逐渐走进了人们的生活，如智能机器人可以帮助人们打扫卫生.受此启发，可为学生布置制作篮球机器人的小任务.要求如下：如图1，机器人投篮时出手点高2m，球在空中运动时离地的最大高度为4.3m，并且要求球能够和水平面呈45°进入篮中，篮筐距离地面高度为3.05m，忽略空气阻力，请问你设计的机器人该以多大的速度投篮（g取10m/s2）？

该题目创作的情景对学生而言并不陌生，而且与当今的科技紧密的联系在一起，巩固学生所学的同时，能很好的激发学生的思考积极性.通过审题不难得知，需要运用斜抛知识进行分析.

根据题意需要运用物理知识求解出篮球从最高点运动至篮中的时间t，在竖直方向上由h1=4.3m-3.05m=1.25m.根据平抛运动知识可知h1=12gt2，代入数据解得t=0.5s.入篮时竖直方向上的速度vy=gt=5m/s.又因为球和水平面呈45°进入篮中，因此，根据数据知识可求得篮球的水平速度vx=vy/tan45°=5m/s.表明机器人出手时篮球的水平速度也为vx=5m/s.机器人投球后运动至球运动至最高点的过程中可看做反向的平抛运动，则投球时球竖直方向的速度为v竖，则h2=4.3m-2m=2.3m，则由平抛运动规律可知，v竖2=2gh2，则机器人投篮的速度v0=v2x+v2竖=71m/s≈8.43m/s.

4.3 圆周运动-行车安全

生活中的很多情境都涉及圆周运动知识.高中物理教学中，为调动学生的学习热情，培养学生综合分析问题的能力，应注重将助steam教育理念融入到相关生活化问题情境中，使学生牢固掌握物理知识的同时，为其全面发展奠定坚实基础.在生活中为保障行车安全，学生会发现在一些桥梁的桥头位置都设立有限重、限速标志.针对这一情境，可创设如下问题情境：

某一桥梁可简化为如图2所示的情形，其中拱桥AB的圆弧半径为40m，桥高10m.P为AB的中点.为保证行车安全，汽车在桥上最高点的运动速率不能超过多大，否则将会飞出落在和P点水平距离多远的位置？并说明理由，g取10m/s2.

汽车运动时拱桥的最高点时应受到桥面的支持力，否则汽车会做圆周运动，从最高点飞出桥面发生危险，因此汽车能否飞出的临界点为在最高点，其重力刚好提供做圆周运动的向心力.由圆周运动知识可知：mg=mv2R，代入数据可得v=20m/s，即，汽車的速度不能超过20m/s.否则将会飞出做平抛运动，竖直方向上运动的时间t=2hg=2s，则水平位移为s=vt=202m，即，汽车飞出落地点和P的相距202m.

4.4 理想气体状态方程-简易温度计

理想气体状态方程是分析气体压强、温度的重要理论.教学中为提高学生的动手能力，应融入steam教育理念进行多学科的综合教育，布置相关的动手实践任务.其中学生对温度计并不陌生，在生活中较为常见.在学习理想气体状态方程知识后，可为学生布置制作简易温度计的实践任务.

某学生制作的简易温度计如图3所示，在27℃的室温下，将粗细均匀的吸管插入竖直放置且装有半瓶水的圆柱形玻璃瓶中，记下吸管没入水平的位置，标记为27℃，水面以上吸管长度为12cm;而后重新将吸管插入瓶底，将瓶底密封后，置于57℃的温水中，一段时间后吸管中水平上升可6cm，吸管该位置标记为57℃.将27℃和57℃标记间均匀刻线，并将吸管其他部分依次刻线，便完成了制作.请你运用所学分析，该温度计的最大量程应标记为多少？实际的80℃的温度线和吸管上80℃的刻度线位置关系如何？

根据题意57℃和27℃差值为30℃对应6cm，而吸管长度为12cm，则可知其最大量程为27℃+2×30℃=87℃.因为吸管形成的水柱会影响瓶中的压强，会导致封闭气体压强较外接压强小，由盖吕萨克定律：p1T1=p2T2，则实际80℃温度线低于吸管上80℃的刻度线位置.

5 结语

高中物理教学中应认识到渗透steam教育理念的重要性，从整体上把握高中物理教学内容，结合学生的生活实际，积极创设实践性问题情境，引导学生运用跨学科知识解决相关的物理问题，深化其对物理知识理解的同时，促进其运用跨学科知识解决实际问题能力更好的提升.

参考文献：

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[3]陈思鑫.浅谈在高中物理教学中渗透STEM教育理念的策略[J].考试周刊，2020（39）：123-124.