备注：本文为重庆市教育科学规划重点课题“B017 基于STEAM教育的中小学校本课程开发研究”（项目编号：K23YB1070035）研究成果。

引言：现阶段，在STEAM教育模式下，初中物理教师在实验教学过程中需要对实验教学方法内容进行把关，构建完善实验教学模型，引领学生在学习期间进行深入探究，提高学生的学习品质和效率。

一、基于STEAM教育理念的初中物理实验教学特征

基于STEAM教育理念的初中物理实验教学具备多学科融合特征，因此，该教学模式具备综合性、完整性。教师需要将不同学科知识进行整合应用，在实验中促进学生多方面能力发展和提升，将科学、技术、工程、艺术、数学与物理实验结合在一起，培养学生多方面的能力。在此基础之上，教师需引进创新性、探究性原则，在实验教学过程中引进创新项目，引导学生自主思考、实践操作，培养其创新思维和解决问题能力。此外，STEAM教育还注重培养学生的科学精神、探究精神，不再进行简单验证性实验，而是鼓励学生提出问题猜想、假设，并设计实验方案，进行实验验证，得出结果并反思评价。此类探究方法有助于学生提高自主学习能力和科学素养。除此之外，教师还应当结合理实一体化原则，在教育过程中引导学生亲自动手操作，观察实验现象，记录实验数据信息，将理论与实践关联互动，培养学生的学科应用意识和实践能力。总之，初中物理教师在实验教学过程中需要结合以上原则，基于构建主义理论，融合多元学科内容，带动学生进行迁移性学习，提高学生的整体学习品质。

二、基于STEAM教育理念的初中物理实验教学模式

（一）在物理实验中融合多元学科核心素养内容

1.融合概述

STEAM教育理念将多元学科内容关联整合在一起，可带动学生开展迁移性学习，在该教育模式下，教师需要以多门学科核心素养指标作为衔接线索，带动学生在初中物理实践学习过程中不仅提升自身的物理探究能力、实践能力，还能够提升多元学科能力，增强自身的综合素质。在此思想理念下，初中物理教师应当与多门学科老师进行深层次交流沟通，就物理实验中存在的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等多方面内容，融合多元学科课程中所蕴含的核心素养指标，带动学生进行融合探究学习，提高学生的整体学习品质和效率。在此期间，教师需要创造真实情景，为学科核心素养的传递渗透提供良好的载体。并且以物理实验为情景线索，帮助学生在实验学习期间延伸多元学科核心素养的内容，以此来启发学生思维。具体来说，在STEAM教育理念下，实验教学融合科学、技术、工程、艺术、数学甚至语言等多个学科，其综合性、完整性得到大幅度提升。教师可以将语文课程中所包含的语言艺术、语言思维逻辑与科学探究、科学思维紧密联系在一起；同时也可以引进数学建模、数学推理等核心素养指标，衔接物理实验中的物理观念、科学探究等核心素养元素，指引学生进行迁移拓展学习；并且，结合技术与工程中所蕴含的科学实践、科学应用，传达物理学科中的科学态度、科学责任。

2.案例分析

例如，在连通器实验中，教师不仅教授学生物理中的液体压强与平衡原理，还需要融合科学、技术、工程、艺术、数学乃至语言等多学科内容，提升学生的综合素养。教师可以设计以下的融合目标：

科学思维：引导学生分析连通器原理，理解液体压强与平衡的关系，培养逻辑思维和推理能力。

技术应用：介绍并使用传感器监测水位变化，让学生体验现代科技在物理实验中的应用。

艺术创作：鼓励学生美化实验装置，如在水槽边缘绘制图案，使实验过程更具观赏性，培养学生的审美能力和创造力。

数学建模：指导学生利用比例和平衡原理，建立数学模型分析实验结果，如计算水位变化的比例关系，培养学生的数学素养。

语言表达：要求学生撰写实验报告，清晰描述实验过程、观察结果和结论，锻炼他们的语言组织和表达能力。

物理教师与语文、数学、技术及艺术老师进行了深入沟通交流，明确了各自学科中可融入连通器实验的核心素养点。例如，与语文老师讨论如何通过实验报告的写作锻炼学生的语言组织和表达能力；与数学老师探讨如何将比例、平衡等数学概念应用于分析实验结果；与技术老师探讨如何利用现代科技手段（如传感器）辅助实验观测；与艺术老师则探讨如何通过实验装置的美化，展现科学与艺术的和谐统一。为此，物理教师设计了一个综合性的连通器实验，其中包括两个透明的水槽通过一根细管相连，形成连通器系统。他准备了不同颜色的水（如蓝色和红色），以增加实验的视觉效果，吸引学生的兴趣。同时，教师还准备了电子秤和刻度尺，用于测量和记录数据。在实验实施阶段，教师在课堂上模拟了一个小型水利工程的场景，引导学生想象自己是工程师，需要利用连通器原理设计一个自动调节水位的水利系统。这种情景创设让学生感受到物理知识的实际应用价值，激发了他们的学习兴趣和探究欲望。学生分组进行实验，首先观察两个水槽在初始状态下的水位情况，并记录数据。随后，他们向一个水槽中缓慢加入不同颜色的水，观察并记录水位变化及细管中水流的动态过程。教师鼓励学生使用电子秤和刻度尺精确测量，培养他们的科学态度和严谨精神。

（二）仿真虚拟技术的应用

STEAM教育模式注重引导学生参与探究式学习，鼓励学生在学习过程中进行自主灵活高效研学探究，启发学生思维，增强学生的综合能力，在该教育模式下，教师可以利用仿真虚拟技术构建大数据模型，结合仿真虚拟情景，引导学生在实验中进行灵活操作，进行多方验证，以此来提高实验学习的安全性和可控性。虚拟实验项目相较于传统实验，能够减少器材的采购、维护和更新成本，有效减少实验消耗。但是，教师需要根据学生的需求选取合适的虚拟平台。同时，平台还应当具备良好的交互性，能够模拟真实的实验操作和反馈，使学生获得身临其境的体验。另外，平台还需要具备多种操作系统、设备的支持，以便学生在不同环境下进行高效学习。在仿真虚拟系统中，教师可以引导学生从多个角度参与实验探索，同时也可以让学生结合自身猜想，改变实验参数和变量，观察实验结果，并且让学生将虚拟实验系统中所梳理的信息进行整理，为后续开展实体实验学习以及实践操作提供相应的启示。

例如，教师根据学生的年龄层次、认知能力及学习需求，选择了一款功能全面、交互性强的仿真虚拟实验平台——“物理探索者”。该平台支持多种操作系统和设备，包括电脑、平板和手机，确保每位学生都能在不同环境下进行高效学习。教师结合连通器实验的特点，在“物理探索者”平台上设计了一个名为“水流平衡的探索”的虚拟实验项目。该项目不仅模拟了真实的连通器装置，还提供了丰富的实验参数调节功能，如改变水槽的高度、直径，以及调整加入水的速度等，供学生自由探索。在实验探索阶段，教师通过一段生动的动画视频介绍了连通器在日常生活中的应用实例，如自来水系统的水位调节、船闸的工作原理等，激发学生的学习兴趣和探究欲望。紧接着，学生登录“物理探索者”平台，进入“水流平衡的探索”实验项目。他们观察了虚拟连通器装置的初始状态，随后开始尝试调节不同参数，观察并记录水位变化的情况。例如，一位学生发现当两个水槽的高度差增大时，细管中的水流速度也会加快，从而验证了连通器原理中液体压强与高度差的关系。为了加深对实验原理的理解，教师引导学生改变多个实验参数，进行多次验证。例如，他们尝试同时改变两个水槽的直径和高度，观察水位变化的复杂情况，这种灵活的操作方式不仅提高了实验的安全性和可控性，还培养了学生的科学探究能力和创新思维。完成虚拟实验后，教师要求学生将实验中收集的数据和观察到的现象进行整理和分析。他们利用平台提供的图表工具绘制水位变化曲线图，并通过小组讨论分享各自的发现和感悟，这一过程不仅锻炼了学生的数据处理能力和团队协作能力，还促进了他们对连通器原理的深入理解和应用。

（三）开展综合性评价

在STEAM教育模式下，初中物理教师在教育活动中需要引进综合性评价策略，衔接多元评价主体，对学生在学习期间的实际表现状况进行评测分析，以此为基准，了解学生的实际学习状况，发现学生在学习期间存在的欠缺和不足，以此来改进实验教学方案、过程、步骤和细节，提高学生的学习品质和效率。在此过程中，物理教师需要构建多元化评价体系，从核心素养视角对学生在物理实验中的知识能力、实践技能、科学素养、科学探究精神、社会责任意识等各项能力指标进行评测。同时，在STEAM模式中串接多元学科评语，比如从数学的模型构建、几何直观的角度，点评学生在实验中的实际表现；从艺术审美、艺术创造的角度，评测学生在实验中的艺术素养。并且还可以结合学生自评、互评等方式，让学生了解自己的学习状况，从而调整实验学习方法和过程。因此，STEAM教育以融合多元学科为核心思想，带领学生进行综合性学习，也需要在该过程中引进多元化的评价主体，对学生的学习表现状况进行综合论证分析。

三、结束语

总体来说，在当前STEAM教育模式下，初中物理教师开展实验教学活动需要基于融合教学思想，帮助学生在学习期间融合多元学科内容，进行综合性探究，并启发学生思维，指导学生在学习期间打开思路，提高整体学习品质和效率，使学生的综合素质和能力能够得到持续不断地强化提升，提高教育水平和效率。

参考文献：

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[2]费春勇.基于STEAM教育理念的初中物理实验活动设计与实施——以"太阳能自动行驶小车"为例[J].学园, 2022(24):14-16.

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