【案例】奇妙的光斑——基于STEAM理念的物理教学

来源 | 中国民族教育

作者 | 张彦明(甘肃省甘南州合作藏族中学)

编辑 | 申晴

案例背景

民族地区中学理科教学一直比较薄弱,产生这一问题的原因是多方面的,其中教师评价机制不够科学合理、教师专业素养提升较慢、教学理念比较陈旧落后是主要原因。

教师在教学过程中比较注重知识的传授,“教师主导,学生主体”往往成为一句口号,在实际教学中并没有落到实处,“穿新课改的新鞋,走传统教学的老路”仍然是当前民族地区一些学校课堂教学的现状,更谈不上创新思维的培养了。

在这种背景下,如何跳出这个怪圈,作一点有益的探索与改进?STEAM教育理念给了我启发。我在STEAM教育理念的指导下,对“奇妙的光斑”进行了案例设计,学习效果极佳。

案例设计

“奇妙的光斑”是初中物理八年级光学教学过程中,从生活中常见的情境中提炼出与教学有关的光学问题,基于STEAM教育理念,运用物理、数学、信息技术、工程等综合技术开展的学生自主探究活动。

学生运用学过的光学知识与数学知识自主进行研究,在研究过程中运用手边现有的一些材料,制作一个简单的小孔成像装置。随着研究活动的深入,解决问题过程中又生成新的问题,也是一个很有挑战性的问题:测量太阳直径。

在测量过程中,综合运用数学、物理知识,测量结果运用信息技术进行了验证,尽管测量结果偏差较大,整个过程也不是特别严谨,但并不会影响学生探索的热情。

通过这个活动我们主要锻炼学生发现问题、解决问题的思维,旨在培养学生的探究性学习能力、创新思维能力、设计能力、动手操作能力以及综合运用所学知识解决问题的能力。

教师的设计思路:

1.教师给学生布置观察任务:观察树影下的光斑,并撰写观察报告。

2.学生相互交流观察结果,找到共性——树影下的光斑都呈椭圆形。

3.教师追问光斑为什么呈椭圆形,并鼓励学生大胆猜想,设计实验进行验证。

4.学生通过探索找到问题的答案:树影下的光斑是太阳透过树的缝隙小孔所成的像,由于光线与水平地面间并不是垂直的,因此所成的像呈椭圆形。

5.运用身边的材料制作小孔成像装置,并体会小孔成像的特点。

6.教师进一步追问,能否根据小孔成像测一下太阳的直径?学生兴趣进一步被激发。教师放手让学生去想办法,能不能结合几何中三角形的相似知识来间接测出太阳的直径。

7.学生根据原理,设计实验,测量相关数据,并运用几何知识计算太阳直径。

8.学生上网查找太阳直径的数据,并与测量结果进行比较,结果在数据量级上是相等的,学生体会到成功的乐趣。

案例反思

在物理课堂教学中,我一再思考以下问题:中学物理课堂上,我们到底教会了学生什么?物理实验我们只是为了得到一个结论吗?为什么我们的学生越到高年级,创新思维就越匮乏?为什么我们的学生阅读能力、表达能力、理解能力那么差?

我在教学过程中,边实践,边反思,努力改变低效而乏味的课堂教学模式,探索有效的课堂教学模式,尽管取得了一定效果,但与心中的期望还有很大的差距。

而STEAM教育是基于培养学生创新思维、操作能力、探究实践能力的教学方式,有利于培养学生物理核心素养。用 STEAM 教育理念进行案例与活动的设计,将会极大地提高教学质量,发挥学生自主学习能动性,取得事半功倍的效果 。

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