创客式教育理念初中物理教学研究

【摘要】文章主要介绍了创客式教育渗透初中物理的新教学模式，该新教学模式将创客式教育理念中的“从做中学”“合作学习”以及“持续分享”融入到日常的初中物理教学中，通过课上延伸知识，激发学生兴趣，埋下学生创新种子，再到课后科技实践活动培养学生动手能力、小组合作探究能力，最终既让学生在巩固物理知识的同时提高了学习物理的兴趣，找到了学习物理的方法，收获了创造出一个作品的喜悦与获奖的荣誉感，也可以让学生学会分享交流，深入了解自己的作品，以该作品为背景设计出相关的物理题目，这样在无形之中进一步深化学生的物理知识，促进物理成绩的提高。

【关键词】创客式教育理念；初中物理

一、问题的提出

在应试教育背景下,物理学科教学注重学生的解题练习,因此学生只掌握了没有科学内涵以及缺乏情感的物理知识。这样不仅影响了学生物理学科素养的初步形成，同时也影响了学生学习物理的兴趣，不少初中学生甚至刚接触物理学科便有了抵触的心理，长远来说，不利于我国未来的高新科技发展。因此，在初中的物理教学中，物理教师要不断地探寻新的教学方法，既可以激起初中学生学习的兴趣，又可以培养初中学生物理学科核心素养以及综合能力，甚至还可以为考试服务，实现真正的一举多得。创客教育理念在物理教学中应用的可行性逻辑源于对STEAM教育的思考。STEAM教育是集科学、技术、工程、艺术与数学于一体的综合教育，讲究跨学科的“知识融合”，是创客教育的知识理论基础，属于创客教育背后一整套的知识体系。而物理学是科学的重要内容，也是技术和工程的理论基础，与数学更是一家亲，在STEAM教育中占有重要角色[1]。因此将创客教育理念渗透初中物理学科的教学实践是可行的，也是有意义的。创客式教育渗透初中物理教学的新教学方法，是一种在创客教育理念的指导下，结合初中物理学习特点以及新课程标准对学生学习能力、动手能力和创新能力要求的新教学方法。创客教育理念倡导“做中学”和“快乐学习”为物理教学目标的实现提供了切实可行的实施路径[2]。

二、创客式教育渗透初中物理教学的探索

创客式教育渗透初中物理新教学模式根据初中物理教学特点分为了两大板块：课堂教学板块以及课后教学板块。课堂教学板块注重对教学内容的延伸，而课后教学板块则注重对学生堂上知识的应用、反思以及动手能力、创新意识的培养。两大板块相辅相成，紧密联系，共同构建出创客式教育渗透初中物理的教学方法。（一）课堂教学板块：巧延课堂教学内容，激发学生的学习兴趣和创新思维创客意识并不是与生俱来的，而是创客们在平时的生活、学习中慢慢地积累起来，为了提升学生对创客课程的兴趣和意识深度，教师要结合教学内容巧妙地进行内容外延和拓展，激发学生参与创客活动的兴趣和动力，这不仅是开展创客活动的第一步,也可以说是开展创客式教育的重要关键一步。学生在发散思考的过程，无形也是在培养学生的创新能力[3]。【教学课例】电与磁的电磁继电器（拓展部分）水位自动报警器的工作原理图（如图1）和温度自动报警器的工作原理图（如图2），在教学中教师往往会反复强调这两个常考的关于电磁继电器原理应用的例子，因此往往会造成学生对电磁继电器的理解就局限于这两个应用，限制了学生的思维。其实，电磁继电器是一个应用性很强的电子控制工具，应用广泛。因此，教师在讲授该处内容时应该适当地引导学生发散思维，在结合电磁继电器原理的基础上，结合生活实际大胆创新。这不仅激发了学生的学习兴趣，更加培养了学生的创新意识和能力。教师在讲授电磁继电器的应用时，通过将十七章欧姆定律的内容（传感器）融入这节课，将欧姆定律与电磁继电器相结合，贴近了中考命题的热点，也是当今社会倡导的智能化背后的基本物理原理。教师在讲授时主要例举了两个生活中常见的例子：“聪明”的电梯（如图3）和闯红灯自动拍照器（如图4）。首先让学生根据图示装置的原理图去分析该装置的作用，可以让学生起到温故而知新的作用，掌握应用知识的能力；其次是它能够让很多学生真正感受到现实生活处处有物理,体会到物理学科对我们社会日常生活的巨大重要性,也可以让很多学生逐步拓展了知识视野,产生对学习物理学科浓厚的学习兴趣,最后也可以让更多学生真正学会如何去独立思考和自主创新。课后发动学生分小组讨论如何去设计创造出更加“智能化”的装置，方便我们的生活，如果作品足够优秀甚至还可以申请专利，为社会作出贡献，从而极大地激发了学生的积极性。在小组发散思维讨论创新设计一个新作品时，教师应该注重引导学生根据所掌握的理论知识来分析作品的可行性。看作品首先是否具有理论的可行性，其次教师要引导学生分析作品是否具有投入生产应用于生活中的可行性。对于具备可行性的作品教师可带领学生尝试去创造出来，对于不具备可行性的作品，教师要对该小组成员进行鼓励并要求他们发现问题并想办法改进。《恒温箱》是一个学习小组设计并创造出来的作品（如图5）。图5作品《恒温箱》及其原理图教师通过在授课过程中多延伸，给学生埋下兴趣的种子，激发学生不断摸索，保持学习的积极性。这样不仅拓展了学生的视野，增强了学生分析应用知识的能力，锻炼了学生的思维，对提高学生的成绩也很有帮助；而且学生在该过程中还收获了开心，收获了兴趣，甚至还收获了创造出一个作品的成功感，对于学生的成长至关重要。（二）课后教学板块：巧设课外活动氛围，培养学生思考、动手和小组合作探究能力课后是创客教育的主阵地，学生的动手能力也越来越受到了重视。因此教师在课后更应该注重培养学生继续学习物理的兴趣以及动手的能力。【活动课例一】课后自制自动小车大比拼活动—知识点：能量转化、力的作用是相互的1.课前准备（知识回顾）。大家对小车都很熟悉，我们生活中的小车绝大部分都是燃油车，即通过燃烧汽油来给车提供动力，将燃油产生的内能转化为小车的机械能。而新闻电视上常说的电动车、太阳能汽车等是分别将电能、太阳能等转化为小车的机械能。这些小车的特点都是可以持续地给小车提供动力。2.布置任务。以小组为单位，利用周末的时间，借助参考书或者上网搜集资料，然后回到学校后分小组讨论并且开始制作成品，并定一个时间统一进行比赛。3.制作要求。不能使用电池、太阳能等给小车提供持续性动力的工具，不可上网购买成品，需要经过小组的现场拼装，在制作完成品到正式比赛的期间小组有时间进行讨论与改造。4.比赛规则。各小组派出一代表在规定的黄线内进行操作小车，然后松手释放小车，哪辆小车运动的距离最远，该小组为之获胜。比赛共有三次机会，取三次中最好的成绩作为最终成绩。5.活动总结。在该次活动中，笔者发现很多学生通过网络或课外参考书搜集了很多关于提供小车动力的资料，除了大家熟知的课本的知识外，各位同学都充分发挥了网络工具的能力，搜集到例如橡皮筋小车、气球小车等等的资料，由此证明各位同学对于这些实践活动充满了兴趣。在拼装环节中学生按照说明书有序地拼装自己的作品，有时候遇到接口不稳的学生都会用胶水粘紧，遇到接孔太小的学生会想办法用锥子弄大，遇到接口粗糙的学生会用砂纸打磨，整个过程培养了学生的动手实践能力。在比赛过程中，由于比赛有几次的机会，因此学生在这过程中遇到了不少的问题：如发现自己小组的车不够别的小组的远、小车的运动方向偏了不走直线、小车轮子运转不顺畅等等。在每次尝试后笔者都耐心地引导学生要学会借助小组合作，集小组众人的力量去思考并解决问题：如何才能使得自己小组的小车运动得更远？自己小组的小车原理是怎么样？怎么去操作？在该过程中，学生通过小组合作方式互相沟通，解决了一个个的问题，同时又收获了一定的物理知识：例如橡皮筋小车将橡皮筋的弹性势能转化为小车的机械能，如果要提高小车的机械能，应该选用弹性好一点的橡皮筋，同时形变的程度要大一点；又例如气球小车其实是类似喷射式飞机、火箭的原理一样，利用力的作用是相互的原理，如果要增大对小车的推力，应该将气球吹大一点，而且搭载的气球越多对汽车的推力自然就大。通过一次简单的小组科技小活动，既培养了学生的动手实践能力，提高学生操作的能力，也培养了他们的小组合作能力，发现问题并解决问题的能力。而且在整个科技活动的过程中，学生不仅仅收获了快乐与成功的喜悦，最重要还从这次活动中收获了不少的物理知识，这样学生从活动中获取的知识更加的难忘深刻。（三）课后教学板块：巧立分享交流平台，提升学生学习成就感和知识应用的能力创客式教育其中一个重要的环节就是持续分享，而在初中物理教学中同样需要学生互相分享来激发学习的成就感[4]。笔者在引导学生参与的过程中，为每个学生搭建了一个交流创客成果的平台，让每个学生在展示自己成果的同时再去审视其他伙伴的成果。在展示成果的过程中，充分提升了学生对成果优缺点的认知深度，也提升了学生的语言表达能力。而学生在审视他人成果的过程中，一方面需要对他人的成果进行学习和理解，并带着质疑的态度审视他人成果的优缺点[5]。【活动课例二】分享成果，由创客成果体现物理知识的生成一位学生制作了太阳能风扇帽（如图7），并在活动中进行展示与交流，在展示过后，其他小组的同学除了肯定这一成果以外，还提出了以下几个问题：1.该款太阳能电池板的能量转化效率高吗？究竟实不实用呢？2.除了风扇以外还有其他方式使得人更加凉爽吗？此时教师需要引导好学生根据所学的物理原理，根据问题用对应的物理规律去解决。在笔者的引导下，学生根据该太阳能风扇帽作为背景自行设计了一道综合计算题：如图7所示是一顶建筑工人使用的太阳能小型风扇帽，帽子的顶部装有太阳能电池板，帽沿底部装有一个小型电风扇，该电池板的参数如下表所示，测得该风扇工作时的电压为2.5V，电流为40mA，风扇的电动机线圈电阻参数为1Ω，问：（1）该帽子的能量转化过程有哪些？（2）该风扇工作一小时产生的热量为多少J？（3）该太阳能板的效率？利用学生作品相互分享交流这一平台，结合各位学生的一些问题，引导学生学会将实际问题题目化，变成平时最熟悉的每天反复都在做的事情—解题。既可以让学生享受交流分享成果的过程，也在该过程中无形地培养了学生发现问题解决问题的能力。而且让学生亲自将这些问题结合自己的作品题目化，激发了学生解题的兴趣，增强了学生对物理知识的应用能力。

三、结语

笔者相信在这种新教学方法的推动下，初中学生学习物理时能实现从以往的被动学习、形式单一以及枯燥无味到主动学习、形式丰富以及津津有味的转变，而且还能培养学生的综合能力和创新意识，对初中物理教学具备一定的借鉴作用。在研究中笔者发现存在如下不足：1.在本研究中，通过有学生成功创造出作品并且收获奖项反映出该研究对于创客教育是十分成功的，取得了非常不错的成绩，然而本研究却并没有统计学生的成绩作为比较，来探究加入了创客式教育前后对学生掌握物理知识是否起到了帮助作用，之后的探究可以选取部分学生的物理成绩（包含操作考试）作为参考；2.日常物理学科教学课时不多，可是知识点很多，而且开展创客活动等需要耗费不少的时间，因此如何调整好课堂教学结构，提高课堂教学效率是一个未来值得研究的课题[6]。创客行为的开展虽然需要教师和学生花费很多的时间和精力，但是这种付出可以大大提升课堂学习的价值，促进学生物理成绩的提高，使学生的创新能力以及综合素养也能得到提升[7]。

参考文献：

[1][2]余宪泽.创客教育理念下的物理教学模式探究[J].中学物理(高中版),2017,(11).

[3]张志惠.创客行为在初中物理教学过程中的初探[J].中学物理,2016,(09).

[4][5]李宁.创客教育下的学科融合实践[J].教育教学,2017,(09).

[6][7]林梅结.创客教育与物理教学相融合的且行且思[J].中学物理,2017,(04).

作者:黄锦波 单位:广东省佛山市南海区和顺一中