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摘要：stem教育理念是科學、技術、工程和數學的綜合教學理念，具有相互補充、互相支持和共同促進的關系，能夠培養學生科學、技術、工程和數學素養，指導學生更好認知知識和解答問題。高中物理教學中，教師可以根據STEM教育理念指導學生在深層理解下學習，深入學習物理知識、掌握各項物理解題和實驗技能、理解技術設計與開發過程、運用數學工具等，從而結合情境提出問題、運用實驗探究問題、小組合作解決問題，更好開展是什么、為什么、怎么做的探討。

關鍵詞：STEM教育理念；高中物理；提出問題；探究問題；解決問題

科學問題來源于人類生活和生產實踐，在觀察自然現象與其他現象中產生，并通過反復觀察、模擬實驗、推導論證解決這些問題，形成各種科學定理，進而為人類深入了解大自然、生產和生活服務。比如自然界和生產生活中蘊含的科學問題有“雷雨天為什么會有閃電？”，比如“怎樣控制電服務于人類？”等，這些問題涉及到電能的控制和利用等，在科研和教學中結合這些問題展開探索，就涉及到科學與工程的聯系問題，下面內容主要是結合高中物理教學進行相關實踐分析。

一、創設生動情境，提出相關問題

在高中物理教學中，教師基于STEM理念開展課堂教學，首先應該根據相關物理知識內容引入相關生產和生活的實際情境，與實際情境聯系起來，并運用多媒體創設和展示生動的情境，以此吸引學生的注意力，驅動學生積極地參與課堂中，教師可以結合情境提出一些問題，從而引發學生強烈的好奇心與探究興趣，引導學生積極地參與到問題探究、動手操作和解決問題中，更好地解決問題[1]。例如，人教版高中物理選修3‐2中有“渦流、電磁阻尼和電磁驅動”課程，主要教學目標是讓學生了解渦流的產生，知道渦流的有利之處和弊端，知道如何利用渦流，防止渦流的危害等。在主要的內容教學完成之后，教師可以引入一段電磁爐使用的視頻，讓學生認識到電磁爐在短時間內將一些水和一些食物加熱，進而提出問題：電磁爐運用了什么原理？電磁爐的工作原理主要是什么？我們如何模擬這項原理的應用？在提出問題之后，教師就可以引入學生以小組為單位，利用互聯網工具查閱相關資料，并在實驗室中創設和操作實驗，探究這些問題。

二、指導設計實驗，探究相關原理

教師在利用多媒體工具創設生動的情境和提出探究性問題之后，可以指導學生準備相關實驗用的器材，搜索和整理相關的數據，運用已學的物理知識和數學知識設計相關實驗，探究實際情境中的相關原理，在此過程中可以初步得出結論。教師應該指導小組之間共同交流與探討，相互合作，并注意監督和指導學生，以便讓每一名學生能夠親自參與其中，并保障物理實驗操作的安全[2]。例如，在上述的問題中，教師可以指導學生重新復習電磁渦流的知識，并為學生提供可以拆卸的教學變壓器上線圈、硅鋼片疊加鐵芯、外形相同的鐵芯等器材，之后，教師可以讓學生自行設計和操作實驗，同時加強指導與監督。在實驗中，學生在教師的輔助下，根據此前搜集到的電磁爐原理資料，將線圈接到220V的交變電源上，線圈中接入塊狀鐵芯，并運用絕緣物體或者溫度計檢測鐵芯發生的變化，5分鐘后會看到溫度計的明顯上升。之后，教師可以讓學生探究其中原因，可知在變化的磁場中金屬離子會在磁場中運動，形成感應電流，鐵芯的磁通量變化，進而形成閉合電路，在這個過程中會發熱，這種現象被稱作渦流。

三、探究相關結構，得出實踐結論

在具體的實驗操作中，會涉及到物理學習知識、工程學設計、技術操作和數學演算等，教師在指導學生設計實驗和動手操作實驗的過程中，能夠有效實現多學科的整合，更好地體現STEM的教育理念[2]。學生在弄懂相關原理之后，教師可以引導學生探究具體應用的結構，并根據原理得出實踐結論。在上述的實驗中，學生可以基本弄懂電磁爐的工作原理，之后可以讓學生將塊狀鐵芯換成整塊的硅鋼片進行實驗，感知到溫度無明顯變化，可以繼續讓學生根據原理解釋。例如，學生通過探究電磁爐的基本構造可知，其主要的結構是控制器、高頻感應線圈、高頻電力轉換相關裝置等。主要工作原理是：在高頻的感應線圈通入交變電流后，感應線圈會形成交變磁場，上面會放入鐵磁材料制作的鍋體，這樣可以讓感應線圈形成的交變磁場通過鍋體本身產生渦流，進而在鍋體上產生熱量，從而讓水和食物的熱量升高。根據這個結論，便可以解釋整塊的硅鋼片沒有明顯溫度變化的原因，主要是渦流被限制在較小的薄片中，導致形成較大回路電阻，渦流減弱，產生的熱量較少。同時也可以解釋為何電磁爐不能用非金屬材料。

綜上所述，本文主要探究和分析STEM教育理念融入高中物理教學中的實踐，在具體的物理課程教學中，教師可以根據具體的教學內容和相關教學目標，引入豐富的教學素材，創設生動的實際情境，并結合情境提出問題，讓學生通過小組合作的方式進行探究，通過設計實驗探究其中的原理，并根據實驗解決問題和得出實踐結論。在此過程中，學生需要用到物理知識、工程學原理、實驗操作技術和數學知識等，在無形中滲透了STEM教育理念。

參考文獻

[1]董莉.基于STEM教育理念的高中物理教學策略研究[D].四川師范大學,2017.

[2]劉曉利,張軍朋.基于STEM教育的高中物理教學設計——以"液壓傳動"的教學為例[J].物理通報,2019(02):73-77.

作者:劉逢春 單位:平遠縣實驗中學