初中物理教學(xué)中融合創(chuàng)客活動的探索

[摘?? 要]有時探究過程和實驗活動可以貫穿于初中物理課堂始終，在這樣的課堂教學(xué)中，可以利用創(chuàng)客活動培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題的能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。在具體教學(xué)中，可基于學(xué)生興趣，以項目學(xué)習(xí)的方式，運用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵分享。將物理教學(xué)與創(chuàng)客活動融合是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

[關(guān)鍵詞]初中物理;創(chuàng)客活動;融合;探索

[中圖分類號]??? G633.7??????? [文獻標識碼]??? A??????? [文章編號]??? 1674-6058（2021）02-0053-02

2016年國家將STEAM創(chuàng)客教育寫入《教育信息化“十三·五”規(guī)劃》;2017年國務(wù)院發(fā)文要普及中小學(xué)階段人工智能、編程教育、創(chuàng)客教育;2018年“兩會”上，國務(wù)院再次強調(diào)人工智能的重要性，并納入中小學(xué)必修課。

北京師范大學(xué)物理課程與教學(xué)論博導(dǎo)、教授項華老師說，創(chuàng)客教育是一場信息化運動，可以破解錢學(xué)森之問：“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出的人才？” 2018年9月，深圳市中小學(xué)學(xué)科教育和創(chuàng)客教育融合指南發(fā)布，這為學(xué)科教學(xué)與創(chuàng)客融合教育提供了依據(jù)和基本的模式指導(dǎo)，也給我們物理學(xué)科融合創(chuàng)客活動的探索提供了參考。

初中物理理念“從生活到物理，從物理到社會”，注重實驗探究過程;創(chuàng)客教育提倡開發(fā)自己的創(chuàng)意，通過軟硬件將創(chuàng)意制成具體物品，美國創(chuàng)客教育的重要推手GeverTulley指出：“使用真工具、真材料，解決真問題”是創(chuàng)客的特征。我們應(yīng)該致力于通過實踐研究物理課堂和創(chuàng)客活動的融合途徑，打造適合初中生終生發(fā)展，且知識、思維和實踐共生的高效物理課堂。

一、教師示范引領(lǐng)，開發(fā)創(chuàng)客成果，激發(fā)學(xué)生興趣

初中物理教學(xué)是基于實驗、探究規(guī)律、應(yīng)用展示的科學(xué)教學(xué)，創(chuàng)客教育模式提倡“基于制造的學(xué)習(xí)”，可以做到面向全體學(xué)生，在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)自信心和創(chuàng)新能力等方面有獨特優(yōu)勢。

我國的教學(xué)改革要求培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格。教師引導(dǎo)探究的責任不可推卸，既要加強創(chuàng)客理論學(xué)習(xí)，也要率先用于創(chuàng)客實踐，把創(chuàng)客成果引入物理課堂，激發(fā)學(xué)生的興趣，為學(xué)生提供示范。

例如，在《凸透鏡成像規(guī)律》教學(xué)中，教師用一架自制照相機引入新課，學(xué)生從照相機中看到了清晰的景物，也看到了自己（如圖1所示），激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，進入了本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

課堂的最后，教師播放了一段小視頻，展示了從原理分析到設(shè)計圖紙、計算數(shù)據(jù)、選擇工具和材料進行制作的全過程，學(xué)生不僅鞏固了剛學(xué)到的知識，也理解了創(chuàng)客的意義。

在教學(xué)“平面鏡”一節(jié)中，教師拿出一個“潛望鏡”，提問：從下端的開口觀察，觀察到像的特點是什么？ 逐次將潛望鏡的上蓋繞中心軸線旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度，從下端的圓孔觀察，觀察到的像又有什么特點？為什么？

在教學(xué)“光的折射”時，學(xué)生對“折射光線、入射光線在同一平面上”難以理解，教師利用學(xué)生已知“反射光線和入射光線在同一平面上”的知識，設(shè)計制作了演示器材（如圖2），材料用了玻璃、淺藍色的膠凍、蚊香、激光筆等，盡可能使實驗現(xiàn)象出現(xiàn)在玻璃容器內(nèi)，方便學(xué)生從不同角度觀察，當學(xué)生觀察到三類光線重合時，規(guī)律也就得到了證實。

這樣，不僅激發(fā)了學(xué)生動手制作的熱情，也促進了學(xué)生對平面鏡成像的原理、光的折射等知識的理解及應(yīng)用，還有效形成了深度學(xué)習(xí)的思維習(xí)慣。

二、結(jié)合信息技術(shù)，借助DIS實驗，發(fā)展科學(xué)思維

數(shù)字化實驗是在傳統(tǒng)實驗基礎(chǔ)上，加入傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦等部件，達到在有限的時間內(nèi)獲取大量數(shù)據(jù)并處理、分析數(shù)據(jù)的目的，學(xué)生分組、分工合作，開展探究，展示成果并交流討論，從而促使學(xué)生主動思維，并提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如，在探究“物質(zhì)的吸熱能力”過程中，采取了酒精燈、燒杯及相關(guān)器材，卻發(fā)現(xiàn)酒精燈的火焰不易調(diào)整，而且燒杯底部不易均勻受熱……采取紅外加熱器和溫度傳感器進行實驗，可提高加熱效果，得到較多數(shù)據(jù)，利用信息技術(shù)繪制圖線。有學(xué)生認為溫度升高快是吸熱能力強，另一些學(xué)生則持相反意見。在教師引導(dǎo)下，他們在圖線上找到兩種物質(zhì)分別升高相同溫度的點，發(fā)現(xiàn)兩種物質(zhì)所需的加熱時間不同，即吸熱多少不同，進一步明確了對吸熱能力強弱的認識。

又如，在《力的作用是相互的》教學(xué)中，學(xué)生通過頭頂“足球”等活動，得出“力的作用是相互的”這一規(guī)律。

但是相互作用力具有什么樣的特點呢？

學(xué)生思考、發(fā)言，但是都說不全，這時亮出了DIS實驗裝置，學(xué)生感到很新奇，立即參與探究。

通過兩個力傳感器的示數(shù)變化，表格中自動生成的讀數(shù)，尤其是兩條圖線的生成幾乎重合，總結(jié)出了相互作用力的特點，再運用程序功能將其中一條圖線翻轉(zhuǎn)，學(xué)生又發(fā)現(xiàn)了更多的特點。本節(jié)課成功突破了難點。

三、組織綜合活動，提升物理知識運用的開發(fā)層次

日本傾向于傳統(tǒng)教育的創(chuàng)新以及國際合作，對傳統(tǒng)教育改造，是日本開展創(chuàng)客教育的方式，培養(yǎng)出一大批創(chuàng)客人才，日本成為“機器人王國”。

加拿大把STEM的知識融入生活中，讓學(xué)生在解決生活問題的同時，間接參與STEM教育。

綜合實踐課，基于教材、基于實踐、基于生活，由于對知識要求較高，通常融合在整合提升的環(huán)節(jié)。例如，學(xué)習(xí)過杠桿平衡條件之后，引導(dǎo)學(xué)生測量刻度尺自身的質(zhì)量，根據(jù)二力平衡知識設(shè)計了實驗圖（如圖3），利用身邊的器材（圓珠筆筆桿當支撐點、硬幣作為動力施加物體）多次實驗，根據(jù)數(shù)據(jù)進行計算，得出了刻度尺的質(zhì)量。

如圖4給學(xué)生簡單的器材：環(huán)形磁鐵一塊、5號電池一節(jié)、直徑1 mm的銅絲約15 cm ，提出制作“電動機”的要求，學(xué)生感到不可思議，經(jīng)過認真的討論，結(jié)合電動機知識深入思考，并按圖4所示安裝，調(diào)節(jié)松緊。松手后，“電動機”就開始工作了。

在學(xué)習(xí)了電路知識之后，結(jié)合機器人教學(xué)，學(xué)生利用光傳感器和電磁繼電器組合，控制汽車停止與前進，制作了模擬汽車，結(jié)合紅綠燈模擬電路進行了實物展示。通過這些活動，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維，提升了學(xué)生的創(chuàng)新、制作能力。

四、精心融合設(shè)計，邁向主動創(chuàng)新創(chuàng)造的高階平臺

創(chuàng)客教育帶給學(xué)生的，不僅是技術(shù)上的學(xué)習(xí)，更是刺激學(xué)生運用知識進行創(chuàng)意，進而實現(xiàn)自我。

有的學(xué)生厭學(xué)和后進的成因是由于他內(nèi)心深處的“讀書無用論”，因為他生活的環(huán)境中很少有人用得著“二次函數(shù)”“牛頓定律”“焦耳定律”等。要改變這種局面，不僅要靠學(xué)生自己的“悟”，還要靠教師的“導(dǎo)”。

淮安市開明中學(xué)李老師提到了超聲波傳感器，激發(fā)了張君奕同學(xué)的思考：現(xiàn)在市區(qū)實行禮讓行人的交通規(guī)則，安裝了按鈕式過街信號燈，是否可以將按鈕改為傳感器開關(guān)呢？李老師和他一起制作了傳感器控制的紅綠燈模型，這樣有效減少了車輛誤停、擁堵，同時也做到了行人的安全通過。

在滑動變阻器教學(xué)中，學(xué)生想設(shè)計、制作風力測量儀，當設(shè)計出電路圖后，如何讓風推動滑片改變接入電路中的電阻？如何顯示出風力大??？等等，都擺到了學(xué)生的面前，學(xué)生利用數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，通過信息技術(shù)建模，購買合適材料并按相關(guān)要求切割、焊接等，經(jīng)過試用、論證、改進……當略顯粗糙的風力測量儀出現(xiàn)在大家面前時，學(xué)生的喜悅之情溢于言表。

以上這些學(xué)生的成功，得益于教師的引導(dǎo)和精心的融合設(shè)計，使得知識真正“活”起來了，這些學(xué)生是不會厭學(xué)的！他們的知識達到了融會貫通的程度，就更加喜愛鉆研了！

以往的學(xué)習(xí)中，“紙上談兵”成為教育領(lǐng)域的普遍現(xiàn)象。在初中物理課堂中融合創(chuàng)客教育的項目學(xué)習(xí)則不然，這樣的項目學(xué)習(xí)將學(xué)習(xí)者對教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷椖繂栴}的解決，從教育的角度來說，這是將知識學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰\用，將苦澀的、機械化的材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢顒印⒂幸饬x的項目問題，拉近了學(xué)習(xí)者與生活的距離。

我們課題研究的初心就是讓物理教學(xué)的高效和生動走入學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，讓物理的“用途”展示出來，培養(yǎng)新時代的小創(chuàng)客，力爭讓成績和創(chuàng)新、創(chuàng)造融合，全面提升初中生的科學(xué)素養(yǎng)。

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[3]? 張杰.大數(shù)據(jù)視野下借助數(shù)字化物理實驗深度開發(fā)初中生科學(xué)思維的探討[J].物理教學(xué)，2018（8）：49-50+13.

[4]? 張杰.科學(xué)思維教育在初中物理教學(xué)中的具體化實踐[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（21）：25-26.

（責任編輯 易志毅）