STEM理念下高中物理校本课程的实践——以《电影中的物理》为例

梅宇航 邹建平

(江苏省镇江第一中学，江苏 镇江 212013)

1 引言

STEM教育作为跨学科教育，在融合多学科的同时更关注学科的应用，使学生能用跨学科知识解决实际问题。电影作为一种综合的艺术形式，蕴含了丰富的物理知识，笔者基于STEM理念，将电影资源转化为物理课程资源，引发学生学习物理的兴趣，通过设置真实问题情境，使学生理解知识后主动去探究科学，促进学生主动学习、体验科学探究过程、感受物理学的重要应用，从而达成提高学生的核心素养的课程目标。[1]

2 教学背景分析

校本课程《电影中的物理》在高二上学期开设，学生经过一年的高中物理学习，对力学、电磁学等内容有了初步的认识。校本课程不需要把主要精力放在知识记忆、理解上，更加专注于知识的灵活应用，通过对相关电影片段的讨论，学习对应的物理知识，通过课题研究形式，来处理真实的物理问题。下面以电影《国产凌凌漆》为例，介绍具体的实践过程。

3 实践活动实施

3.1 情境引入，变问题为课题

首先观看电影《国产凌凌漆》，其中的一个片段是周星驰扮演的凌凌漆与女主角搭档到贪官赖有为家追查线索，凌凌漆借助于一个内置有弹簧的箱子直接弹过围墙，落到院内，学生一下子对“神箱”产生了浓厚的兴趣。教师引导学生主动提出问题，经过筛选，变成课题，即探究有没有满足电影中“神箱”条件的弹簧，为了更好地解决问题，教师让学生自由分组，通过小组讨论，把前期任务分解如下：

(1) 走访五金城，调查市场上的弹簧。

(2) 查阅资料，了解弹簧的性质。

设计意图：通过播放相关电影片段，让学生认真观看并提出自己的问题，这样既可以吸引学生的注意力，也使得学生认识到物理来源于生活，同时根据学生的知识储备，依据“最近发展区”理论，有意识地引导学生提出有价值的问题。有了问题，教师还应该组织学生将问题归类并提炼出合适的课题，针对每个小组给出研究方向。[2]

3.2 阶段性总结和指导

学生经过调研，发现市场上的弹簧没有这么大的威力，为了进一步弄清楚其中的科学原理，教师引导学生把重点放在弹性势能上，从能量的视角说明“神箱”并不存在，这需要学生自己设计实验，探究影响弹簧弹性势能的因素，并写出表达式。

设计意图：去市场调研，将物理教学与生活实际联系起来，可以让学生充分意识到物理来源于生活，教师要注意培养学生建构模型的意识和能力，这也体现了由科学到工程的STEM理念。

3.3 实验仪器的制作

通过小组合作，设计了实验装置(图1)，主材为亚克力板，图2为实物图，同时为便于钢球落点位置的检查，可以将复写纸铺在底座上。本仪器用于半定量探究弹簧弹性势能的表达式，压缩的弹簧具有弹性势能，在恢复形变时必然对外做功，只要求出弹力所做的功就能求出弹簧的弹性势能，但由于弹簧弹力做功属于非恒力做功，无法根据W=Fs直接求得，只能根据功能关系，求出弹出小球的动能，间接得到弹簧的弹性势能，而高二学生对于平抛运动的性质非常熟悉，知道在高度一定的情况下，水平位移与初速度成正比，这样就变成了探究弹簧形变量Δx与平抛水平位移s之间的关系。

图1

图2

图3

设计意图：通过设计、制作实验装置，学生不仅加深了对物理知识的理解,更提高了他们灵活运用不同学科知识和动手操作的能力，同时在小组合作学习中制定正确的探究程序来引导学生强化、保持学习动力。[3]

3.4 成果汇报展示

经过一段时间的研究，组织全班同学开展成果汇报活动，并由其他同学依据表1进行评价。

表1 活动评分表

师：就算有劲度系数为3.2×105N/m的弹簧,相信凌凌漆的身体也承受不了这么大的加速度,显然,电影导演是从影片的艺术角度而不是物理学角度来处理这个片段,所以不符合物理原理也是可以原谅的。

设计意图：校本课程和传统的学科课程不同，教师除了关注学习结果外，还应该重视学习活动的全过程。在实际的评价活动中采用多元化评价方式，这有助于促进学生的个性发展。

4 教学实践反思

《普通高中物理课程标准(2017年版)》聚焦学生的物理学科核心素养，通过开设基于STEM理念的高中校本课程，可以转变高中物理教学方式。“课内+课外”双课堂的运用，拓展了教学时空，促进了学生学习方式的变革，使学生面对真实的问题，主动设计实验去寻找答案，这无疑进一步激发了学生探究的兴趣，有利于在实践中培养学生的创新能力、动手能力，[4]进而有利于激发学生的创造潜能，成为具有良好思维品质的新时代人才。