STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用

摘 要：物理家庭实验在帮助学生掌握物理知识与应用物理知识、提高物理教学效果方面发挥着重要作用。因此，初中物理教师应积极构建基于物理家庭实验的教学体系。为激发学生参与物理家庭实验活动的兴趣，提高学生的物理学科素养，教师还需要通过应用STEAM教育理念，创新初中物理家庭实验的形式。本文首先介绍了STEAM教育理念与物理家庭实验，然后分析了STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用意义，接着提出了STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用途径，旨在为物理家庭创新实验教学活动的高效推进提供一些参考。

关键词：STEAM教育理念；家庭创新实验；初中物理；应用

【中图分类号】G622 【文献标识码】A 【文章编号】2097-2539（2024）11-0037-03

在教育改革不断深化的背景下，初中物理教师应当优化物理家庭实验教学工作。而STEAM教育理念可以为物理家庭实验教学工作的改进与优化提供指导，创新物理家庭实验教学工作，促进教学成效的提升。为此，教师可以将STEAM教育理念与物理家庭实验相结合，科学制订基于STEAM教育理念的物理家庭实验教学方案，进一步优化物理家庭实验教学工作，为学生物理学科素养提升奠定基础。同时，教师还需要注重反思与总结基于STEAM教育理念的物理家庭实验教学工作，并不断调动学生的学习积极性，确保学生在参与实验活动的过程中拓宽视野，提升认知，进一步完善知识体系。

一、STEAM教育理念与物理家庭实验介绍

（一）STEAM教育理念

STEAM教育理念是一种注重跨学科整合和创新实践的教育理念，它将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）融为一体，旨在培养学生的综合素养和创新能力[1]。为强化初中物理家庭创新实验开展效果，提高学生物理学科素养，教师可以研究STEAM教育理念与物理家庭创新实验之间的关系，优化物理家庭创新实验教学工作，使学生在完成物理家庭创新实验的过程中获得全面发展。

（二）物理家庭实验

物理，作为自然科学的重要分支，重在探索自然界的基本规律和现象。然而，在实际教学过程中，部分学生觉得物理抽象且难以理解。为了让学生更好地掌握物理知识，并将其应用于日常生活中，物理家庭实验成为一个有效的途径[2]。而物理家庭实验本质上就是以物理知识为基础，以生活材料和工具等为载体而形成的实验形式。教师通过在物理教学的过程中为学生布置物理家庭实验作业，指导学生开展实验操作，这不仅可以培养学生的物理学习兴趣，而且可以提升学生应用物理知识解决实际生活问题的能力。由此可见，物理家庭实验对于促进学生发展具有重要意义。因此，教师需要主动组织物理家庭实验活动，使学生获得良好的物理学习体验。

二、STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用意义

一方面，可以提高学生综合实践能力。STEAM教育理念强调打破学科界限，增长学生见识，提高学生综合素养。而基于STEAM教育理念的初中物理家庭创新实验更是要求学生在参与家庭创新实验的过程中综合运用所学的物理知识以及其他学科智慧、技术工具等，解决实际问题[3]。在这个过程中，学生不仅需要掌握基本的物理原理，而且需要学会如何选择合适的工具、如何设计实验方案、如何运用各种学科知识开展实验活动以及如何分析实验结果等。对于学生来讲，通过参与STEAM教育理念下的物理家庭创新实验活动，可以增强综合实践能力，促进他们的全面发展。

另一方面，可以推动物理教学改革和创新。传统的物理教学方式往往注重知识的灌输和应试技巧的训练，而忽略了对学生实践能力和创新精神的培养。通过组织基于STEAM教育理念的家庭实验活动，教师可以引导学生主动探索、发现问题、解决问题，从而推动物理教学改革和创新[4]。由此可见，通过将STEAM教育理念应用于初中物理家庭创新实验中，不仅有助于提高学生的综合实践能力，而且可以推动物理教学的改革和创新。基于此，教师需要深入研究STEAM教育理念，把握STEAM教育理念的精髓，将STEAM教育理念作为初中物理家庭创新实验教学活动开展的指导思想，提高初中物理家庭创新实验活动的实施效果。

三、STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用建议

（一）问题引领：体现综合性，强化学以致用

通常情况下，多数学生会认为物理家庭实验属于一种基于物理知识而进行的实验操作，与艺术没有本质上的关联。然而事实上，物理家庭实验不仅蕴含着科学知识，还蕴含着丰富的艺术元素。教师需要深入挖掘物理家庭实验的艺术元素，科学借助物理家庭实验对学生进行艺术教育，提高学生的艺术素养，增强学生的审美能力[5]。

以基于“光的色散”的物理家庭实验为例，教师可以在课堂教学的过程中，通过问题引领的方式，帮助学生掌握基于“光的色散”的实验知识，掌握物理家庭实验操作技巧，增强学生的实操能力，培养学生的审美意识。在此过程中，教师可以从以下角度推进问题引领教学活动，以达到良好的教学效果。

首先，学习“光的色散”物理知识并进行三棱镜实验操作，学生能够了解到“专业的三棱镜可以分解七彩阳光”。为保证物理家庭实验活动的顺利开展，教师可以提出以下问题：“请同学们动动脑筋，想一想在学校中如何使用三棱镜分解七彩的阳光，并清晰呈现分解的阳光？再想想在家庭中开展此实验时，需要怎样呈现分解的阳光呢？”有的学生经过思考，会回答可以使用幕布呈现阳光。

接着，为进一步推进物理家庭实验活动开展，保证实验效果，教师需要继续提出问题：“使用三棱镜呈现的阳光比较分散，那么你们知道该怎么样避免这一问题吗？”由于一些学生基础知识比较扎实，也深刻理解“光的色散”课程内容，因此他们能够正确回答问题。例如，有的学生会回答：“将凸透镜放置在三棱镜前可以避免所呈现的阳光过于分散。”

通过上述教学活动，学生可以更好地把握基于“光的色散”物理家庭实验的操作要点，保证实验效果。通过开展此项实验活动，不仅可以提高学生对“光的色散”物理知识的理解与认识，而且可以让他们在实验过程中发现自然之美和物理之美，进一步提高审美水平。

（二）学科整合：整合实验素材，探究整体思路

在基于STEAM教育理念的物理家庭创新实验中，教师不仅需要帮助学生掌握物理学科知识，还需要引导学生在参与实验的过程中掌握其他学科知识，让学生了解不同学科知识之间的内在联系，提高学生对不同学科知识的认知，增强学生的跨学科学习能力，促进学生的全面发展。为实现上述教学目标，贯彻落实STEAM教育理念，教师可以在物理家庭创新实验中注重整合实验素材。

以“水果电池家庭实验”为例，在这个实验中，学生需要使用两个金属片与水果相连，将LED灯点亮，这属于物理发电过程。由于“水果电池家庭实验”不仅包含物理学科知识，而且包含化学学科知识。所以，教师除了需要引导学生探究物理学科知识，还需要引导他们探究化学学科知识。

在具体教学过程中，教师可以布置以下关于化学学科的探究任务：1.说出“水果电池家庭实验”中所使用的两个金属片的化学性质；2.用化学知识解释点亮LED灯的原理。为确保学生顺利完成上述任务，教师可以让学生以小组为单位，共同分析与探究这些问题。例如，有的学生会指出所使用的两个金属片中，必然有一个化学性质比较活泼的金属片。还有的学生会指出，之所以能够点亮LED灯，是因为金属置换出了水果中的氢离子，使电路产生了正电荷，而电荷移动后点亮了LED灯。学生回答正确之后，教师可以引导学生总结该实验涉及的物理与化学学科知识，鼓励学生整合所学的物理与化学学科知识，进一步完善相关知识框架。

（三）项目设计：创设实验情境，布置真实任务

为提高基于STEAM教育理念下的物理家庭创新实验活动开展水平，保证学生获得丰富的学习体验，教师可以设计物理家庭实验项目。同时，教师还可以围绕物理家庭实验项目，创设实验情境，设计结合生活实际的任务，科学开展物理家庭实验项目。

以“密度与社会生活”的家庭物理实验为例，“密度与社会生活”是初中物理的教学内容。在完成“密度与社会生活”的课堂学习任务后，学生会初步了解“密度与社会生活”的相关物理知识。对此，教师可以设计测出家庭饰品密度的物理家庭实验项目。

为激发学生参与实验项目的热情，教师需要创设相关的情境。例如，可以让学生找出家里的饰品，结合所学的密度知识以及掌握的密度实验操作技能等，制订实验方案，测出某一个饰品的密度。

接着，教师应当对学生进行指导，以提高学生的项目完成效率与质量。教师可以让学生写出相关公式（ρ=m/V），引导学生分析测量密度的关键要素。通过分析ρ=m/V公式可以发现，在清楚了饰品的体积与质量之后，才可以更好地计算饰品的密度。

然而，学生虽然知道了测出密度的前提是清楚饰品的体积与质量，但是并不知道怎样才可以测出饰品的体积与质量。为帮助学生解决这一问题，教师可以让学生结合生活与其他物理公式，探究测出饰品体积与质量的方法。有的学生经过探究发现可以使用电子秤，运用m=G/g公式，得出饰品的质量。

而在测体积时，则可以将饰品放入有刻度的水杯中，通过水面上升的高度，计算饰品的体积。在进行实验指导后，教师需要让学生在周末抽出时间，开展以上家庭物理实验活动。在完成实验后，学生需要写一份实验报告[6]。同时，学生还需要进行实验反思，及时发现实验操作中存在的问题并总结经验。

四、结语

综上所述，STEAM教育理念在初中物理家庭创新实验中的应用具有积极意义。教师通过问题引领、跨学科整合、项目设计等教学策略，不仅激发了学生的学习热情和创造力，还培养了他们解决实际问题的能力，进一步提升了物理教学效果，为他们未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。

（责任编辑：谢蓓）

参考文献

[1] 李雪芳.基于STEAM理念的教育机器人物理创新实验研究[J].中学理科园地，2023，19（6）：1-2+5.

[2] 陈峥嵘.基于STEAM理念的“初中物理家庭创新实验”的内涵及意义的探析[J].文理导航，2020（35）：47-48.

[3] 史汉军.STEAM理念下初中物理实验的改进——以“做功改变物体的内能”实验为例[J].实验教学与仪器，2023，40（6）：46-48.

[4] 岳志兵.STEAM教育理念下高中物理培养学生创新思维探讨[J].今天，2023（5）：0155-0157.

[5] 黄卫琴.探讨初中物理家庭创新小实验的有效实施策略[J].中国科技期刊数据库科研，2023（11）：0156-0159.

[6] 赵忠文.“STEAM+”理念下高中物理创新实验校本课程的开发实践研究[J].学周刊，2021（32）：33-34.