摘" 要：隨著我國教育改革工作的持續(xù)推進，STEAM教育應(yīng)用逐漸廣泛，將STEAM理念用于高中物理教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維成為研究重點。但很多高中受高考壓力影響，基于STEAM教育理念培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實踐還未落到實處，不利于學(xué)生的全方位發(fā)展。文章探討了在STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育理念的指導(dǎo)下，如何在高中物理教育中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。文章通過分析STEAM教育的核心理念和高中物理教育的現(xiàn)狀，提出了一些方法和策略，以促進學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：STEAM理念;高中物理;創(chuàng)新思維

STEAM教育的核心理念包括科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）。這五個領(lǐng)域并不是獨立存在的，而是相互關(guān)聯(lián)、相互支持的。在STEAM教育中，學(xué)生被鼓勵將不同學(xué)科的知識和技能聯(lián)系結(jié)合起來，以解決復(fù)雜的現(xiàn)實問題。在現(xiàn)代社會中，學(xué)生需要具備創(chuàng)新思維和綜合能力，才能夠更好地迎接不斷變化的挑戰(zhàn)。STEAM教育，即科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)教育，已經(jīng)成為一種強大的教育模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。高中物理教育作為STEAM教育的一部分，具有獨特的潛力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。本文將探討在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，高中物理如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以滿足現(xiàn)代社會對綜合素質(zhì)人才的迫切需求。

一、開展項目式物理趣味競賽，提高學(xué)生探究能力

開展項目式物理趣味競賽能夠增強學(xué)生的操作能力、研究能力。指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)給學(xué)生設(shè)計一個趣味競賽項目，學(xué)生自行搭配，組建成一個小隊來完成這一項目，同時要對最終的成果進行評分?？茖W(xué)項目需要小組成員共同合作，與此同時還需要收集有關(guān)的資料，保證項目的順利推進。項目在進行中也會應(yīng)用到各種材料、工具，這一過程就是學(xué)生跨學(xué)科知識的融合過程。最為重要的是，項目式物理趣味競賽的各個環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)融合STEAM理念。

例如，“紙橋承重”項目競賽。這一項目的要求是：每一個參賽的學(xué)生都應(yīng)當(dāng)應(yīng)用A4紙或者是報紙來制作一個65厘米長、橋面寬30厘米的紙橋，在選擇粘合劑時，不可以使用熱熔膠、玻璃膠或透明膠帶。評估紙橋時，需考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、承重能力、自重和美觀度四個因素。這個項目的難度和開放性都很高，因此學(xué)生必須學(xué)習(xí)工程設(shè)計、結(jié)構(gòu)力學(xué)、化學(xué)粘合劑和美術(shù)設(shè)計等多個領(lǐng)域的理論知識。

具體而言，學(xué)生需要掌握物理學(xué)知識來進行分析和計算紙橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時還要運用工程學(xué)知識來繪制設(shè)計圖，在紙條的承重、部件加工以及紙條的構(gòu)建聯(lián)合上也要運用相應(yīng)的技術(shù)，紙條的外形設(shè)計以及涂裝也需要學(xué)生具備相應(yīng)的藝術(shù)理論美學(xué)素養(yǎng)。因此，這一競賽項目的開展能夠充分將STEAM的理念貫徹始終。

再如，“保護雞蛋”項目競賽。對項目競賽的要求是：每一位參賽的學(xué)生應(yīng)用牙簽來制作一個保護裝置，保證雞蛋從高處跌落不會破損。牙簽在組裝過程中僅可使用粘合劑。在進行測試時，師生選取了不同高度的樓層，即二樓、三樓、四樓，以進行淘汰制比賽。在比賽中，晉級到四樓的團隊或者得分最高者將榮獲本次競賽的勝利。

為了保護雞蛋，所有參賽學(xué)生使用相同的基礎(chǔ)材料，這就對裝置的設(shè)計和制作技術(shù)提出了高要求。首先，學(xué)生需要運用他們在物理課堂上學(xué)到的相關(guān)知識，巧妙地運用牙簽進行拼接和粘合，以構(gòu)建一個堅固的籠式固定結(jié)構(gòu)。接下來，學(xué)生還需根據(jù)相關(guān)知識設(shè)計不同的緩沖結(jié)構(gòu)。在粘合材料的選擇上，因為需要大量的粘合材料來組合牙簽，且裝置的結(jié)構(gòu)強度依賴于粘合劑實現(xiàn)，學(xué)生必須向工人或師傅請教，了解市場上常見的粘合劑種類，如502、AB膠和白乳膠。根據(jù)自己的設(shè)計需求，選擇合適的粘合劑。部分學(xué)生認(rèn)為市售粘合劑不符合其裝置設(shè)計要求，因此向化學(xué)教師尋求幫助，自制了一些粘合劑。盡管自制粘合劑粘得并不牢固，但學(xué)生仍然堅持尋求創(chuàng)新，這一實踐過程也讓學(xué)生獲得了成就感以及滿足感。

從上述案例能夠發(fā)現(xiàn)，物理競賽的設(shè)計緊密依賴于物理知識，但也涉及工程、數(shù)學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)等多個領(lǐng)域。學(xué)生需要綜合運用跨學(xué)科知識才能成功完成項目設(shè)計，而這一過程也提高了學(xué)生跨學(xué)科知識融合能力。通過趣味競賽，鍛煉了學(xué)生的動手能力以及科學(xué)探究能力。

二、通過跨學(xué)科知識整合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

基于STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)）教育理念在高中物理中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的策略是通過跨學(xué)科知識整合，STEAM教育強調(diào)問題解決，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。在高中物理教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探索復(fù)雜的物理問題，鼓勵他們從多個角度思考。例如，教師可以提出一個挑戰(zhàn)性問題，要求學(xué)生設(shè)計一個新型的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以解決環(huán)境問題。這將涉及物理、工程和數(shù)學(xué)等多個領(lǐng)域的知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。STEAM教育的目標(biāo)是將不同學(xué)科領(lǐng)域的知識融合在一起，鼓勵學(xué)生綜合思考和運用解決問題的能力，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維至關(guān)重要。將藝術(shù)和設(shè)計元素融入物理教學(xué)可以讓學(xué)生更好地理解抽象概念。例如在學(xué)習(xí)光學(xué)時，引入藝術(shù)元素，讓學(xué)生設(shè)計光學(xué)藝術(shù)品，從而幫助學(xué)生更好地理解物理現(xiàn)象的美學(xué)和實際應(yīng)用。

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師應(yīng)該提供持續(xù)的反饋和機會，以改進他們的項目和想法。鼓勵學(xué)生不斷嘗試新方法，接受失敗作為學(xué)習(xí)的一部分，然后重新思考和改進他們的創(chuàng)意。在高中物理課堂中，通過上述策略實施STEAM教育理念，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，有助于學(xué)生更好地理解物理學(xué)的實際應(yīng)用，提高他們的興趣和動力，進一步激發(fā)創(chuàng)新思維。

例如，教師在教授光學(xué)相關(guān)的知識，包括光的傳播、折射和反射時，為了實現(xiàn)跨學(xué)科知識整合，可以邀請學(xué)校的藝術(shù)教師一同合作，學(xué)生的任務(wù)是利用自己在課堂上學(xué)到的光學(xué)原理設(shè)計并創(chuàng)建一個光學(xué)藝術(shù)品。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了關(guān)于不同類型光線如何在不同材料中傳播的知識，通過與藝術(shù)教師的合作，使用這些原理設(shè)計了各種光學(xué)藝術(shù)品，如折射彩虹畫、反射光雕塑等。在設(shè)計過程中，學(xué)生不僅要考慮光學(xué)原理，還要考慮藝術(shù)性和美感，這有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。這個項目的結(jié)果是令人印象深刻的光學(xué)藝術(shù)品展覽，吸引了學(xué)校社區(qū)的關(guān)注，學(xué)生通過這一實踐性項目深刻理解了光學(xué)原理。通過跨學(xué)科知識整合，高中物理教育可以成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的理想場所。這種綜合方法不僅可以幫助學(xué)生更全面地理解物理概念，還可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維以及團隊合作能力。

三、開展問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)活動，強化學(xué)生實踐技能

問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)（PBL）是一種教育方法，通過讓學(xué)生積極參與解決真實世界的問題來促進他們的創(chuàng)新思維和實踐技能。問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)的核心是選擇有挑戰(zhàn)性的問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，同時還注重跨學(xué)科的知識融合。通過解決復(fù)雜問題，學(xué)生被鼓勵整合來自不同學(xué)科的知識，促使他們理解知識之間的聯(lián)系，提高綜合思維能力;強調(diào)團隊合作，學(xué)生通常會分成小組，共同解決問題，有助于形成溝通、協(xié)作和團隊合作的技能。在這個過程中，他們能夠互相學(xué)習(xí)、分享知識和經(jīng)驗。在高中物理教學(xué)中，教師可以選擇一些與日常生活和社會問題相關(guān)的問題，例如，如何減少交通堵塞？如何提高能源利用效率？如何設(shè)計更有效的太陽能電池？這些問題可以激發(fā)學(xué)生的興趣，讓他們在解決問題的過程中學(xué)習(xí)物理知識。結(jié)合STEAM教育理念，教師可以為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)體驗。

例如，在高中物理課堂上，學(xué)生被分成小組，每個小組都需要思考問題：“如何為學(xué)校提供更多的可再生能源？”每個小組必須提出解決方案，并通過研究和設(shè)計來驗證他們的想法。其中一個小組決定設(shè)計和構(gòu)建太陽能充電站，以為學(xué)校的電子設(shè)備提供綠色能源，小組成員學(xué)習(xí)了太陽能電池的工作原理和設(shè)計，然后使用學(xué)校的實驗室資源，收集數(shù)據(jù)并進行實驗，發(fā)現(xiàn)太陽能充電站可以成功地為一些小型設(shè)備提供電能。另一個小組決定研究風(fēng)能，小組成員建立了一個小型風(fēng)力渦輪機并測試了它的效率。其他小組嘗試了不同的方法，如地?zé)崮芎退δ茉?。通過這個問題驅(qū)動的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了可再生能源的物理原理，還養(yǎng)成了解決實際問題的創(chuàng)新思維和實驗技能。

四、鼓勵學(xué)生參與跨學(xué)科項目與工程設(shè)計，提高協(xié)作能力

在高中物理教育中，基于STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)）教育理念培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維是非常重要的。這一理念強調(diào)了綜合性的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，通過將不同學(xué)科的知識與技能融合在一起，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和探索精神。

為了鼓勵學(xué)生積極參與跨學(xué)科項目和工程設(shè)計，提高他們的協(xié)作能力。具體而言，教師可以與學(xué)生一起制訂具體的STEAM項目，以確保項目與高中物理課程相結(jié)合，這些項目可以涵蓋廣泛的主題，如能源轉(zhuǎn)換、機械工程、電子技術(shù)等。項目的目標(biāo)應(yīng)該是解決實際問題，鼓勵學(xué)生思考如何將物理知識應(yīng)用于實際情況。同時，應(yīng)當(dāng)強調(diào)跨學(xué)科合作，學(xué)生通常在小組中一起工作，以完成STEAM項目。這種跨學(xué)科合作不僅能夠?qū)⒉煌I(lǐng)域的知識和技能融合在一起，還能提高學(xué)生的協(xié)作能力。教師可以通過組織團隊建設(shè)活動、鼓勵學(xué)生分享資源和互相學(xué)習(xí)來促進團隊合作。此外，教師還應(yīng)該為學(xué)生提供必要的資源和指導(dǎo)，以幫助他們完成STEAM項目。這可以包括提供實驗設(shè)備、計算機軟件、文獻資料等，并定期與學(xué)生討論項目進展，解決他們可能遇到的問題。

例如，教師可以鼓勵學(xué)生設(shè)計一個可再生能源系統(tǒng)。這個項目要求學(xué)生不僅了解物理學(xué)原理，還需要了解工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的知識。學(xué)生可以合作設(shè)計太陽能板、風(fēng)力渦輪機和儲能系統(tǒng)，以滿足一個虛擬社區(qū)的能源需求。這個項目將培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力和綜合思維，同時激發(fā)他們對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的興趣。學(xué)生可以參與具體的工程設(shè)計，如設(shè)計一個簡單的機械裝置，用于解決特定問題。例如，學(xué)生可以設(shè)計一個滾動摩擦小車，以研究運動學(xué)原理。在設(shè)計過程中，學(xué)生需要考慮材料選擇、力學(xué)原理和摩擦力等因素。這種實踐性的項目不僅提供了物理原理的應(yīng)用機會，還鼓勵學(xué)生提出改進意見，以培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

五、借助科技工具和模擬軟件，提高學(xué)生應(yīng)用物理知識解決問題的能力

在高中物理中采用STEAM教育理念并借助科技工具和模擬軟件，可以強化學(xué)生創(chuàng)新能力，同時強化學(xué)生獨立解決問題的能力。通過實踐、合作和跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠更好地理解物理世界，并應(yīng)用所學(xué)知識來解決復(fù)雜的問題，為未來進入科學(xué)和工程領(lǐng)域做好準(zhǔn)備。這種教育方法不僅有助于學(xué)術(shù)發(fā)展，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和批判性思維，使他們成為未來的創(chuàng)新者和問題解決者。

例如，在高中物理天文學(xué)課程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用天體物理模擬軟件，如Stellarium或Celestia來研究天體現(xiàn)象。學(xué)生的任務(wù)是模擬和研究太陽系中的一顆行星，如火星。學(xué)生首先學(xué)習(xí)了有關(guān)行星運動、地球和火星之間的距離、行星大氣等基本概念。然后，讓學(xué)生使用模擬軟件創(chuàng)建一個模型，模擬火星的軌道運動、季節(jié)變化等現(xiàn)象。通過模擬軟件，學(xué)生能夠觀察不同日期和時間下火星的位置，以及火星的季節(jié)如何變化。在此過程中，學(xué)生還可以模擬火星著陸任務(wù)，了解著陸器的運動和通信。這個項目使學(xué)生深入了解了天體物理的原理，同時也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和科技技能。學(xué)生可以應(yīng)用這些技能來解決未來的天文學(xué)問題，如行星探測和太空探索。

綜上所述，在STEAM教育的指導(dǎo)下，高中物理教育可以為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維提供豐富的機會。通過開展項目式物理趣味競賽、跨學(xué)科知識整合、開展問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)活動、鼓勵學(xué)生參與跨學(xué)科項目與工程設(shè)計、借助科技工具和模擬軟件等策略的實施，學(xué)生可以更好地理解物理知識，提升創(chuàng)新能力，并應(yīng)對現(xiàn)代社會的挑戰(zhàn)。高中物理教育的改革是一項重要任務(wù)，可以幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來的職業(yè)和生活需求。因此，本文鼓勵學(xué)校和教育機構(gòu)積極探索STEAM教育理念，為學(xué)生提供更富有創(chuàng)造力和實際性的物理教育體驗。

參考文獻：

[1] 趙博涵. STEAM教育理念下高中物理第二課堂對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐研究[D]. 武漢：華中師范大學(xué)，2020.

[2] 周文文. 高中物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略[J]. 數(shù)理天地：高中版，2023（04）：74-76.

[3] 李響. STEAM教育理念下中學(xué)物理教學(xué)實踐研究[D]. 重慶：西南大學(xué)，2020.

[4] 謝旭，劉立華. 基于STEAM教育理念下的中學(xué)物理教學(xué)實踐探究[J]. 智力，2021（35）：139-141.

[5] 王婷. 基于STEAM理念培養(yǎng)中學(xué)生物理創(chuàng)新素養(yǎng)的實踐研究[D]. 上海：上海師范大學(xué)，2021.

（責(zé)任編輯：鄭" 暢）