基于STEAM理念下的初中物理家庭实验教学策略

STEAM理念是一种将科学、技术、工程、艺术、数学等多领域进行融合的新型综合教育理念，强调设计跨学科课程。随着我国社会发展和科学技术的不断进步，初中物理教学方式也在发生巨变，学生开展物理实验的条件也日益成熟。基于STEAM理念下的物理家庭实验教学，是指教师借助有效的资源和工具，用科学的教学方式引导学生开展物理家庭实验，学习物理知识，有助于培养学生独立思考、实践探究等能力。

一、生活探索，调动物理实验兴趣

物理与实际生活之间存在密切联系，立足实际生活指导学生探索物理，可以调动他们进行家庭实验活动的兴趣。初中物理教师应当利用学生感兴趣的事物，在物理家庭实验方案中融合科学、技术、工程、艺术、数学等多领域知识，以激发学生的好奇心，使之能够积极主动进行思考和操作。

例如，在初中物理《熔化和凝固》部分内容的教学中，首先，教师要立足STEAM教学理念要求，从生活中的饮食入手，让学生根据自己喜欢的巧克力，提出“熔化和凝固”实验设想，调动学生的物理实验兴趣。让学生在家庭实验中准备一杯烧至沸腾的水和一杯常温的饮用水，将自己喜欢的巧克力分别置于两杯水中，再用筷子迅速搅拌。将两杯水静置一分钟后，发现沸水中的巧克力融化速度明显比另一杯常温饮用水中的巧克力快。然后，鼓励学生总结实验步骤，根据实验现象了解“物质由固态变为液态的过程就是熔化”，固体开始熔化的温度被称之为熔点。在此基础上，引用科学、技术、工程、艺术、数学等多领域知识，为学生提供巧克力生产流水线机器、美食文化、巧克力中的营养物质含量等知识，使学生开阔知识眼界，产生制作巧克力的兴趣。再让学生利用家庭中的不粘锅，参考家长的建议，将熔化后的巧克力与水混合物进行加热，在混合物“凝结成团”时，将之静置于容器中，观察混合物由液态变成固态的过程，从而理解“凝固”的概念，明白熔化“吸热”和凝固“放热”的特点。最后，教师应要求学生按照标准的实验过程，记录自己的实验结果，从味道、外观等角度分析物体在熔化或凝固后的状态，增长生活经验的同时，掌握厨具的使用方法，懂得控制温度加快熔化和凝固的速度。

二、独立思考，提升物理思维品质

“一次深思熟虑，胜过百次草率行动。”利用问题引导学生独立思考，可以提高物理家庭实验教学的有效性，进而提高学生的物理思维品质，对学生未来的学习和发展产生积极影响。教师可以在STEAM理念指导下，提出涉及多领域知识的物理问题，让学生通过独立思考、动手实验，寻找问题答案。

例如，在初中物理《重力》部分内容的教学中，首先，教师可以根据教材中的实验，提出“跳水运动员起跳”“苹果成熟下落”“篮球落回地面”等问题，要求学生经过独立思考后分析问题的共同点，结合教材提示，初步建构重力概念。然后，教师要结合重力与质量的关系，设计“物体所受重力与质量的关系”家庭实验，要求学生用棉线、任意重物自制“坠块”，再利用弹簧测力计将重物挂在挂钩上，根据重物静止时的弹簧测力计示数，分析物体所受重力。STEAM理念下的家庭物理实验需要从不同领域知识入手，以引导学生思考、分析、解决问题，由此促进其思维品质的提升。教师可以设计“高楼大厦中的防震阻尼球为什么能够应对地震、吸收震波”问题，鼓励学生进行独立思考，并利用公式G=mg尝试计算物体所受重力，自制“不倒翁玩偶”，查阅相关资料，分析高楼大厦中防震阻尼球的抗震原理，从而明白阻尼球利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度，达到抗震的目的。最后，教师要在课上提问学生的家庭实验情况，要求学生通过独立思考，对实验过程和结果进行分析和总结，以促进学生对自我实验思维进行归纳和调整，撰写实验报告，保持清晰的实验研究思路，促进他们思维品质的提升。

三、自主设计，激发物理探索热情

初中生的个性意识较强，鼓励他们自主设计家庭实验，可以激发他们探索物理知识的热情。初中物理教师应当根据学生的实际情况，基于STEAM理念设计不同实验课题，让学生循序渐进地了解不同领域知识，并根据教师的指导，在自己的能力范围之内设计实验活动，产生探索物理知识的热情，不断丰富自我认知。

例如，在初中物理《杠杆》部分内容的教学中，首先，教师要利用对杠杆的平衡条件进行探究的微课视频启迪学生的思维，使之能够了解物理实验的重点难点，产生物理探究的热情。教师可以将“杠杆实验”分成两部分：（1）自制杠杆，探究平衡条件，分析影响平衡状态的因素；（2）分析影响杠杆平衡效果的不同因素，通过计算研究省力的方法。然后，从兴趣的角度出发，让学生自主设计“杠杆”实验，提醒学生利用杆秤称量不同重物，在选择不同重量秤砣的同时，思考杠杆平衡条件中力和力臂之间的关系。因为STEAM理念要求运用不同领域的知识开展教学活动，所以，教师还可以让学生在自主设计“杠杆”实验的过程中，利用家庭中的可用材料制作“简易天平”，通过分析平衡关系，研究杠杆原理。此外，教师也可以鼓励学生利用筷子和电子秤，充分利用有关杠杆平衡条件相关知识，计算力和力臂，深入理解杆秤的工作原理。最后，教师鼓励学生通过深入探究杆秤称量物体的实践操作，从自主实验计划、实验过程、实验结果等角度入手进行总结，以满足学生的物理学习需求，使之能够按照自己喜欢的方式开展和总结实验，扩大家庭实验教学成果。

四、项目教学，优化物理实验活动

以项目的形式开展家庭实验活动，可以发挥项目教学法的优势，激发学生的学习主动性、创造性，进一步优化物理实验教学活动。初中物理教师可以指导学生学习理论知识，再立足STEAM教学理念，让学生组成项目小组，以特定主题或者探究内容为引导，利用课余时间开展家庭实验活动，增进学生之间的学习交流。

例如，在初中物理《家庭电路》部分内容的教学中，首先，教师要根据学生对电路相关知识的理解情况，合理安排“家庭电路实验”项目小组，将学生按照学习情况进行合理分组，结合学生在课堂学习过程中的态度和表现，要求他们利用课余时间，了解家庭电路中进户线、电能表、总开关、保护设备、用电器、导线的位置。然后，立足STEAM理念，为学生提供有关工程施工的电路资料，让学生在项目学习中，了解不同建筑内的家庭电路分布情况，促进项目教学法和家庭物理实验的完美结合。同时，教师要利用信息技术手段，布置“电能表负载研究”实验项目，要求学生用最大承受电流为20A的电能表，根据家用电器及其功率，分析添置一台300W功率计算机，所有用电器同时工作时，电能表能否承受负载。教师可让学生在原有项目小组的基础上进行适当调整，选择符合实验要求的家庭电路进行研究，合作讨论设计实验方案，进行深入探究。最后，教师可以要求学生做好实验规划和记录，利用信息技术手段与学生保持联系，使之能够在项目实验中随时向教师提问，教师则根据实验研究情况，引用科学、技术、工程、数学等领域知识，为学生答疑解惑，使之能够顺利完成实验，对家庭电路以及电路保护相关知识有深入理解。

综上所述，STEAM理念下的初中物理家庭实验，可以降低实验操作难度，让学生从书本走向生活，感受实际生活中的物理，极大地提高了学生物理学习的自信心。应用STEAM理念开展物理家庭实验教学，可以充分激发初中生参与物理实验的积极性，通过开展物理家庭实验的设计和实施，锻炼学生的动手能力和思维能力，使之通过动手实验，了解生活中的物理知识，开阔视野，提升自我认知。

（作者单位：甘肃省临夏市第五中学）

（责任编辑  晓寒）