創(chuàng)客教育融入初中物理課堂教學(xué)研究

鄭曉君 鄭譽(yù)煌

（1.廣東第二師范學(xué)院物理與信息工程系 廣東廣州 510303；2.廣東第二師范學(xué)院教務(wù)處 廣東廣州 510303）

“創(chuàng)客運(yùn)動”可以理解為通過“互聯(lián)網(wǎng)+DIY”，借助3D打印技術(shù)和各種開源硬件（例如Arduⅰno）等，將想法轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)的一種活動?？啥ㄖ苹莿?chuàng)客運(yùn)動的主題，在這場活動中人們創(chuàng)新思維所碰撞出來的火花將推動著人們思維與動手能力不斷前進(jìn)[1]。

“創(chuàng)客”既是指一群熱愛創(chuàng)新創(chuàng)作并樂于分享互助的人，也是一種具有創(chuàng)新性、創(chuàng)造性、共享性的學(xué)習(xí)方式。性別、年齡和職業(yè)都不會成為創(chuàng)客的障礙，只要你有創(chuàng)意的想法，愿意通過努力不斷學(xué)習(xí)、嘗試將想法變成現(xiàn)實(shí)，與他人分享交流，你就是創(chuàng)客[2]。

隨著網(wǎng)絡(luò)科技的快速發(fā)展，創(chuàng)新創(chuàng)作已不再只屬于專家學(xué)者們。國內(nèi)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的提出與推進(jìn)，促進(jìn)了創(chuàng)客運(yùn)動的興起和發(fā)展，進(jìn)而掀起了創(chuàng)新熱潮。在這個科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步。教學(xué)理念不斷更新的時代，人們對形式多樣的優(yōu)質(zhì)教育的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，在這樣的背景下，創(chuàng)客教育應(yīng)運(yùn)而生[3]。

創(chuàng)客教育是在遵循教育規(guī)律下體現(xiàn)創(chuàng)客精神的一種教育形式。創(chuàng)客教育不是興趣科普教育，而是傳統(tǒng)學(xué)科教育的增補(bǔ)，是平民化的創(chuàng)意活動。創(chuàng)客教育鼓勵學(xué)生“在創(chuàng)造中學(xué)”，融合不同學(xué)科的知識與技能，做到將知識實(shí)際應(yīng)用，貫穿課堂教學(xué)。從這個意義上講，創(chuàng)客教育并不是傳統(tǒng)意義上的“第二課堂”，也不是為比賽而設(shè)的新課程，而是一種符合當(dāng)代創(chuàng)新思想的教育教學(xué)模式[4]。

一、在初中物理教學(xué)中開展創(chuàng)客教育的策略

（一）創(chuàng)客教師的培養(yǎng)

創(chuàng)客教育需要綜合素質(zhì)能力強(qiáng)，能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、指導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)客活動的專業(yè)教師。然而現(xiàn)在創(chuàng)客教育的狀況是創(chuàng)客教育師資匱乏，大多數(shù)一線教師甚至沒有聽說過創(chuàng)客教育，那在這樣的形勢下怎樣快速發(fā)展一支專業(yè)的創(chuàng)客教師隊伍，是開展創(chuàng)客教育的關(guān)鍵[5]。

（1）善于發(fā)掘校內(nèi)物理教師。大多數(shù)人認(rèn)為信息技術(shù)和綜合實(shí)踐科目教師是目前校內(nèi)發(fā)展創(chuàng)客教師的最優(yōu)人選，其次才是物理等學(xué)科教師。事實(shí)上，創(chuàng)客教育與物理學(xué)科教學(xué)上有很多的關(guān)聯(lián)，物理教師的實(shí)驗操作技能、動手能力、專業(yè)知識都是成為創(chuàng)客教師的潛在優(yōu)勢。物理教師專業(yè)化學(xué)習(xí)涉及編程、電學(xué)、力學(xué)等，都為物理教師掌握專業(yè)的創(chuàng)客技術(shù)（3D 打印、開源硬件、激光雕刻等）提供了知識基礎(chǔ)。發(fā)掘校內(nèi)物理教師就要激發(fā)教師學(xué)習(xí)這些技術(shù)的興趣，對于教師而言能夠運(yùn)用3D打印技術(shù)制作物理實(shí)驗教具、模型等，通過這些技術(shù)對自身教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，既提高教學(xué)效率也將這些技術(shù)帶進(jìn)課堂帶給學(xué)生。只有教師樂于創(chuàng)新敢于創(chuàng)新，才能在教學(xué)中將創(chuàng)新、創(chuàng)客理念傳播給學(xué)生。

（2）實(shí)施“走出去，請進(jìn)來”策略?！白叱鋈ァ敝附處熥叱鲎陨淼膶W(xué)習(xí)圈子，例如多到高?；蚱髽I(yè)學(xué)習(xí)先進(jìn)的創(chuàng)客技術(shù)和教學(xué)方法；多參加此類競賽，參加比賽既是對自己教學(xué)成果的檢驗，也是一個不斷學(xué)習(xí)完善教學(xué)的手段。在參加比賽的過程中，激發(fā)自己的創(chuàng)新思維，學(xué)習(xí)他人的先進(jìn)思想?！罢堖M(jìn)來”指邀請專業(yè)技術(shù)人員、高校教師或?qū)I(yè)創(chuàng)客人員來上課，交流，合作學(xué)習(xí)，讓更多的教師有學(xué)習(xí)創(chuàng)客技能的機(jī)會和動手實(shí)踐、教學(xué)的平臺。

（3）加強(qiáng)創(chuàng)客技能訓(xùn)練。教師開展創(chuàng)客教育，需要掌握一定的創(chuàng)客技能。對于物理教師而言，主要掌握三維建模和打印技術(shù)，激光雕刻與切割技術(shù)，Arduⅰno 控制技術(shù)。三維建模和打印技術(shù)使用三維設(shè)計軟件進(jìn)行實(shí)體建模，然后在課堂上使用3D打印機(jī)輸出我們的設(shè)計造型。此項技術(shù)特別適用于物理教具的設(shè)計。激光雕刻與切割技術(shù)主要采用激光雕刻機(jī)，在物體表面蝕刻所要設(shè)計的圖案或切割一些簡單零件。Arduⅰno 是一個支持多功能物理計算的平臺，其包括一個核心板及其外圍模塊。Arduⅰno可以幫助學(xué)生探索各類電子模塊的功能，例如光電開關(guān)、按鈕、繼電器等，有利于擴(kuò)展學(xué)生的電學(xué)知識。

（二）創(chuàng)新初中物理教具設(shè)計

楊現(xiàn)民[6]考慮到我國課程的可實(shí)施性，建議多采用一科主導(dǎo)的統(tǒng)整型課程設(shè)計形式，即以某個學(xué)科（例如物理）為主體，有機(jī)融合其他學(xué)科知識。物理是一門發(fā)現(xiàn)和總結(jié)自然規(guī)律的學(xué)科，它綜合性強(qiáng)，同時又與數(shù)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系。物理教學(xué)多以實(shí)驗探究為主，而創(chuàng)客教育的“在做中學(xué)”更加符合素質(zhì)教育的要求，也更能體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體性。因此，創(chuàng)客教育與物理學(xué)科的融合開展是一種具有可行性的新型教學(xué)方式。

在講授《自由落體運(yùn)動》時，根據(jù)傳統(tǒng)物理教學(xué)，教師通過講解公式、知識點(diǎn)等進(jìn)行課堂教學(xué)，再結(jié)合相關(guān)習(xí)題進(jìn)行鞏固。而對于創(chuàng)客式教育，教師則會鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中多動手操作，讓學(xué)生帶著興趣、意愿進(jìn)行學(xué)習(xí)。這時，教師可以通過3D 打印技術(shù)自制伽利略軌道教具，如此一來，不僅將“創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)”的創(chuàng)新理念帶給學(xué)生，通過實(shí)物的展示也更加激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而3D 打印的可定制性也為教學(xué)提供更多的可能性，讓教學(xué)更靈活。老師也可以讓學(xué)生在課后制作一把反應(yīng)尺并在課堂上展示，與老師同學(xué)分享制作過程的心得和尺子刻度的計算方法，如此，既體現(xiàn)了“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，也引導(dǎo)了學(xué)生將所學(xué)知識實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的同時鞏固了所學(xué)知識。

在講授一些抽象復(fù)雜的概念時，創(chuàng)客教育的教學(xué)效果尤其顯著。例如初三物理第14 章《內(nèi)能的應(yīng)用》涉及蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理等知識，這些知識對于初中學(xué)生而言，比較抽象難懂。在本章的教學(xué)中，可以運(yùn)用3D 建模軟件Autodesk 123D Desⅰgn制作蒸汽機(jī)的模型（如圖所示）。在課堂上展示實(shí)物，向?qū)W生介紹蒸汽機(jī)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)，講解這個結(jié)構(gòu)是如何將桿的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為飛輪的圓周運(yùn)動，進(jìn)而得出蒸汽機(jī)是將蒸汽能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的動力裝置。3D 打印自制教具，既為老師帶來便利，能更加“隨心所欲”根據(jù)自身的課堂要求制作相應(yīng)教具，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在物理教學(xué)的同時帶給學(xué)生3D 打印的創(chuàng)客技能。

圖 蒸汽機(jī)的模型

二、結(jié)束語

創(chuàng)客教育，不僅僅只是科普教育，更應(yīng)該是更多的應(yīng)用落地，融合課程教學(xué)才是創(chuàng)客教育存在的真正意義。根據(jù)對教師、家長和學(xué)生的初步調(diào)查，目前創(chuàng)客教育在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用還處于初步階段，應(yīng)該加大創(chuàng)客教育在教學(xué)應(yīng)用上的宣傳與推廣。只有培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維創(chuàng)客精神的老師，才能在初中物理學(xué)科教學(xué)上加入創(chuàng)客的元素、融入創(chuàng)新的思維，促進(jìn)學(xué)科教學(xué)與創(chuàng)客教育融合，提高課堂的教學(xué)效率。