STEAM理念下初中物理项目式学习实践与初探

江德如 林钦

摘   要：STEAM教育旨在培养学生的创新精神与实践能力，项目式学习是通过提供真实的探究式活动来突出学习过程的学习方式。从课堂教学、科技制作和生活实践三方面介绍三明市列东中学物理组将STEAM理念和项目式学习相融合，开展一系列项目式学习活动的教学实践与成果，为课程实践提供参考。

关键词：初中物理;steam ;项目式学习

引言

科学探究是物理课程的重要内容， 它贯穿于物理教学的各个环节。而项目化学习（Project-based Learning，简称 PBL），是以学科的概念和原理为中心，学生通过参与真实的活动项目，进行调查、研究、协作，最终形成产品或解决问题，从而建构知识的学习活动。基于建构主义学习理论和多元智力理论 ，可以认为物理教学就是以任务为驱动的项目学习，它能促进学生自主投入学习，提高终身学习的能力和素质。STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Art），数学（Mathematics），把项目式学习和STEAM学习结合起来，打破学科间的壁垒，真正实现用物理知识解决实际问题。

初中物理项目化学习包括四个要素：一是具体的任务;二是真实的情景;三是丰富的活动;四是有用的“产品”。我校物理教研组运用STEAM教育理念，从科技制作、生活实践和课堂教学三方面进行了项目学习探索，渗透了以物理学科为主导的多学科融合理念，帮助学生在掌握学科知识的基础上，提升解决实际问题的各项能力，培养审美能力和科学素养。

1  以“课堂教学”为阵地进行项目式学习

1.1  一节课解决一个“问题”

课堂教学中可以采用问题类项目学习。在“流体压强与流速的关系”一课教学中，教师通过“一起海难事故背后的奥秘”串联整堂课，从“奥林匹克号”的海难事故引入，提出“海难事故谁该负责”“背后真凶还有哪些罪行”“它也有可爱的一面吗”等一系列问题串，引导学生不断深入，层层思考。在“海难事故谁该负责”环节，教师引导学生通过模拟船吸现象的探究实验，揭示了流体压强与流速的关系;在“背后真凶还有哪些罪行”环节，同学们认识了原来龙卷风、河流漩涡和火车事故都是流体压强与流速关系造成的危害;在“它也有可爱的一面吗”环节，学生了解到原来喷雾器和机翼都利用了流体压强与流速的关系。问题类项目学习能激发学生的学习兴趣，构建环环相扣、层层递进的教学结构。

1.2  一节课设计一个“产品”

课堂教学中可以采用设计类项目学习。在“变阻器”一课教学中，教师通过设计一个灯泡亮度控制器串联了整堂课。在产品设计过程中，学生需要经历“如何改变灯泡亮度”“如何改变产品电阻”“如何优化产品结构”“如何编写产品说明书”等产品设计环节。这样就对应地解决了物理教学中的“变阻器原理”“变阻器结构”和“变阻器使用”等教学重点，突破变阻器如何变阻及使用方法等难点。学生在设计一个个产品的过程中利用物理、数学、工程学等知识完成了学习与探究，既充满趣味又获得成就，实现了生动高效的学科融合智慧课堂。

2  以“科技制作”为载体进行项目式学習

2.1  综合实践课上开展项目式学习

我校八年级物理教师兼综合实践活动课的教学工作，他们结合物理学科知识，在综合实践活动课上开展了许多相应科技制作类项目学习活动。例如，结合声学中的声音的产生知识，组织学生开展“易拉罐口哨的制作”活动;结合光学中的平面镜成像知识，组织学生开展“万花筒的原理与制作”活动;结合力学中的重心与稳度知识，组织学生开展“重力小制作”活动;结合机械中的杠杆知识，组织学生开展“投石机的原理与制作”活动;结合浮力中物体的浮与沉知识，组织学生开展“物体浮沉小制作”活动。通过综合实践活动课上的科技制作类项目学习，加深学生对物理知识的理解，提升动手能力。

2.2  科技周、文体周中开展项目式学习

物理教研组结合学校“科技文体周”物理学科活动，开展“孔明灯的制作及原理探究”“水火箭的制作与发射”和“转化能量的神奇机器”等科技制作类项目学习活动。

在“孔明灯的制作及原理探究”项目学习活动中，学生从物理学角度弄清了孔明灯的升空原理，知道了热空气可以增大孔明灯的浮力，当浮力大于重力时，孔明灯就上升了;从工程学的角度选择了制作孔明灯的材料，利用废旧箩筐竹篾和超轻的拷贝纸巧妙制作孔明灯;从数学的角度理解了孔明灯的体积与面积的关系，明白孔明灯必须达到一定的尺度才有可能上浮;从艺术的角度美化孔明灯的设计，制作了充满藏族文化特色的吉祥八宝孔明灯。整个项目学习过程中，学生参加了四次活动，成功制作孔明灯上百架，核心素养得到明显提升。

在“水火箭的制作与发射”项目学习活动中，学生弄清了火箭升空的物理学原理，理解了反冲运动的知识、质心、压心的概念，了解到我国航天发展的最新成果。他们运用物理、数学、工程学等知识，利用废旧可乐瓶自制了六十余具水火箭。在发射比赛中，同学们相互协作，利用自制的发射管，放飞手中的水火箭。还有部分动手能力较强的同学利用发条玩具、废旧塑料袋制作了水火箭定时开伞装置，实现了水火箭的定时、定点安全回收。在感受科技力量的同时，也增强了环境保护与资源再利用意识，并深深为祖国航天事业的快速发展感到骄傲。

在“转化能量的神奇机器”项目学习活动中，同学们从能量转化和转移的角度理解生活中各种机器工作的原理与意义。同学还制作了如电动机、发电机、发动机、太阳能动力船、橡皮筋动力小车等“转化能量的神奇机器”，实现了电能、机械能、化学能、内能等能量的转化与转移，思考了能量转化与转移过程中的效率问题，突破了物理教学中的重难点。

3  以“生活实践”为依托进行项目式学习

3.1  在生活中寻找物理知识

老师引导同学们开展了“餐桌上的物理”生活实践类项目学习活动。同学们通过观察与思考，发现厨房中、餐桌上的物理现象并用所学物理知识进行解释。有同学在吃“石锅鱼”的过程中发现尽管没有火焰加热，石锅中的鱼汤依然会沸腾，这个现象可以用热学中的沸腾条件来解释：水沸腾需要满足达到沸点和持续吸热两个条件，虽然没有火焰加热，但由于石锅的温度高于鱼汤的沸点，鱼汤仍能从石锅上吸热，保持沸腾;有同学在吃海鲜时观察到干冰产生的白色烟雾，这个现象可以用热学中的物态变化来解释：干冰升华吸热降温，空气中的水蒸气遇冷放热液化形成小水珠;有同学观察到蒸粽子时倒扣在粽子下的空碗中最后竟然有水吸入，这个现象可以用大气压的知识解释：蒸好粽子后，碗内水蒸气液化，气压减小，外界更大的大气压将水压入碗中。通过发现并解释生活中的物理现象，渗透了从生活走向物理、从物理走向社会的教育理念，增强了同学们的实践意识。

3.2  用物理知识探究生活中的物理

老师还通过指导学生针对生活中的物理问题进行了更加深入的研究，并撰写研究论文。例如“微波炉不同火力档的加热情况探究”“物体落入水中溅起水花的程度探究”“探究盐水沸点与浓度的关系”“探究酸度与水果电池电流、电压的关系”“关于野外多方式手机充电器的研究”“液体表面张力探究”“初步探究过冷水现象”“建模分析与探究：走钢丝的受力分析”“吉他泛音的物理原理之浅析”“论‘惯性与速度”“单摆中的物理”“关于‘用带小孔纸片托水”实验原理的探究”“探究影响凸透镜聚光能力的因素”等论文均在全国数理化竞赛中获奖。在研究过程中，同学们对于控制变量法和转换法等物理研究方法有了更深刻的认识。

无论是融合STEAM理念，还是开展项目式学习，都能为新课程理念下的初中物理教学提供一种新选择， 它不同于我们传统的教学方式，它能打破学科间的壁垒，结合生活实践创设真情境、解决真问题，用物理主导、多科融合的方式全面提升学生综合素养，值得我们深入研究和探索。