——以“静电的防止与利用”的教学为例
龚文超
（浙江省义乌市义亭中学，浙江 金华）
一、STEAM教育理念应用的必要性物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。物理核心素养与STEAM教育理念是统一的。STEAM教育可以让学生更深刻地认识与物理有关的科学、技术、工程、艺术、数学等问题，有利于学生形成科学思维。STEAM教育注重培养学生的创造性和自主性，引导学生在实践中发现问题、探究问题和解决问题，养成严谨的科学态度与责任。因此，将STEAM教育理念引入物理教学中，有助于提高学生的物理核心素养。
二、融入STEAM教育理念的物理课堂教学“困境”及解决方式（一）遇到的“困境”1.在时间安排上的“困境”
高中物理课堂教学时间紧、任务重，而STEAM教育基于问题和项目来开展学习活动，在学习过程中需要从真实的情境中提出问题，经历模型构建、方案设计、项目制作、成果展示、交流评价等环节，需要大量的时间。课堂教学中既要完成常规的教学任务，又要完成某一个项目，时间上“捉襟见肘”。
2.在学生能力上的“困境”
高中生虽然已经具备了一定的观察、思维和应用的能力，但也存在动手能力不足、缺乏生活经验、不会使用各种工具以及缺少创新能力等问题。
3.在材料准备上的“困境”
STEAM教育的项目制作需要各种各样的器材和材料，这些“非标准化”的器材和材料需要自行选择和准备。同时，选择何种材料和器材又与设计的方案息息相关，给课堂增加了不可控的因素。
（二）解决的方式1.完善课前的准备工作
课前应做好充分的准备，如完善项目的设计方案、选择合适的材料等。材料应具备易得、易加工、便宜、安全、效果显著等特点。
2.合理安排课堂教学内容和时间
在课堂教学中，项目的开展应服务于本节课的内容，应将重点放在基于本节课的原理上进行方案的设计。教师要做好引导，设置合理的问题，降低学生设计的难度，使学生通过讨论和思考逐步形成较为完善的设计方案。项目制作、成果展示、交流评价等环节可进行部分删减，留待课后完成。
3.开展课后的设计制作评比活动
一堂课的时间很难完整地完成一个项目，即便在教师的引导下学生完成了设计和制作，也存在设计方案单一、学生未能充分参与、制作的成品粗糙等问题。因此，教师有必要开展课后的设计制作评比活动，发挥学生的主观能动性，使其通过合作交流、方案改进、艺术加工等完成制作。教师就成品的材料、性能、外观、结构等几个方面进行评价。
4.组织开展社团活动
学生动手实践能力、创新能力的培养并非一朝一夕可成，组织开展科技创新类的社团活动有利于学生能力的培养。
三、融入STEAM教育理念的“静电的防止与利用”教学设计（一）教材分析本节课旨在提高学生综合运用电学知识的能力，加强学生联系生活并解决实际问题的能力。教材内容可以归纳为1条主线、2个知识点、2个应用、1类拓展（图1）。
图1
（二）学情分析学生已经学习了电荷、静电力、电场、电场线等电场的知识，具备了综合探究静电现象的知识基础。同时，高二学生已经具备了一定的实验探究能力和实验设计能力，但将物理知识与生活相结合并解决实际问题的能力较为薄弱，且缺乏动手能力和创新能力。
（三）教学过程1.情境激趣导入新课
情境导入：
观看一段精彩的“闪电秀”表演：利用特斯拉线圈制造出高压电弧，表演者身穿金属衣进行表演。
提出问题：金属是导体，为什么穿上“金属网”反而不怕电呢？这种“超能力”背后有什么物理规律呢？
2.建立模型探寻规律
建立模型：用匀强电场代替特斯拉线圈产生的非匀强电场；用不带电的金属板代替金属衣。利用模型构建，把复杂的实际问题抽象成物理模型：匀强电场中的金属导体。
对导体内部电场分布的研究需配合PPT动画进行分步演示。利用问题链引导学生深入思考，逐步递进，追寻静电感应的动态变化过程，引导学生经历抽象、分析、归纳的过程，逐步得到导体的静电平衡状态。
模型应用1：静电屏蔽
提出问题：处于匀强电场中的金属导体内部场强处处为零，若在导体内部挖出一个空腔，空腔内部场强为零吗？若将金属导体换成金属网，内部场强为零吗？处于非匀强电场中的金属导体内部场强是否也为零？
演示实验1：隔空点亮节能灯
打开辉光球，教师手拿节能灯靠近辉光球，让学生注意观察实验现象。
总结：辉光球的原理与特斯拉线圈类似，都能产生高压，形成电场（非匀强电场），电场可使节能灯内的惰性气体电离而发光。
演示实验2：金属网屏蔽
步骤1：将节能灯放入透明的塑料瓶中，靠近辉光球，观察实验现象。
步骤2：将节能灯放入致密的金属网中，靠近辉光球，观察实验现象。
步骤3：分次抽出金属网中的金属丝，使金属网变疏，再靠近辉光球，观察节能灯亮度变化。
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本文标题：渗透STEAM教育理念的高中物理课堂教学①
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