在高中物理實驗教學中融合創客理念

杜娟　王林

摘? 要 創客教育以“開放創新、探究體驗”的教育理念為主導，是一種創新的教育方式。將創客教育理念和高中物理實驗教學相融合，通過這種新的嘗試為培養學生的創新素養和能力做努力。

關鍵詞 創客教育;高中物理;實驗教學;創新能力;電子書包

中圖分類號：G633.7??? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）19-0125-03

1 前言

國際競爭力與教育改革的互動催生了創客與教育的結合[1]。創客既是一群喜歡或享受創新的人，又是一種文化，一種態度，一種學習方式[2]。創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”教育理念，以“創造中學”為主要學習方式和以培養各類創新人才為目的的新型教育模式[2]。創客教育和傳統的知識教育不同，是一種能力的教育。教育的目的就是培養學生的能力，包括思考能力、解決問題的能力、實踐能力、學習能力、創新能力。能力是個性化的體現，教育需要培養學生的個性化。

創客教育既是對傳統知識教育的優化，也是對傳統知識教育的創新。創客教育作為一種新的教育改革方式，需要和具體的學科知識相融合，融合教學目標、學科內容、課堂教學和教師的教學思想、行為。高中生具有較強的自我意識水平，喜歡獨立思考和處理事物，渴望創新。本文將創客教育理念與高中物理實驗教學相融合，以期能更好地培養學生的創新意識和能力。

2 高中物理實驗教學中創客教育理念的特點

“做中學”是創客教育的核心理念之一，強調以學生作為學習的主體，在實際的情境中通過自己的思考，學會分析和解決實際問題，“從真實體驗中學”。課程標準倡導科學探究的學習方式，而實驗則是探究的主要形式，物理實驗教學就是以研究目的為前提，運用科學儀器和設備，為學生創造一個實驗環境，通過人為地控制、創造或純化某些物理過程，在盡可能減小干擾的情況下，定性或定量地觀察和研究物理現象，探求物理過程變化規律[3]。這種教學活動能夠鍛煉學生主動獲取物理知識的意識，發展創新能力，提升自己的世界觀和科學品質。現結合創客教育理念進行具體說明。

以實際情境為基礎的有意義學習? 高中物理知識點普遍較多，難度較大。一般情況下，教師為了趕進度，在進行實驗教學時多是以演示為主，就是學生實驗也多是驗證性的，過程比較簡單。這樣的學習形式會導致學生不重視物理實驗，認為物理實驗就是教師引課的一種手段，從而失去動手操作的興趣，產生懈怠的學習態度。久而久之，學生只是記憶了實驗現象或者結果，對于現象或者結果的本質并不會去過多探求，失去操作的欲望，動手和動腦沒有建立相互聯系，創新思維得不到激發，當遇到具體的實驗問題時手足無措，無法下手。因此，教師在物理實驗教學中的引導、啟發很重要。而創客教育的過程，就是要調動教師的創造積極性，通過教師的創新教學設計、創新教學方法、創新實驗發明以吸引學生的注意力，通過訓練各種科學方法，激發學生的創造熱情，培養創造能力。

創客教育所倡導的“從活動中學”“做中學”，就是實現從“玩中學”“做中學”到基于真實情境的“干中學”[1]，有意義地去學習物理學科知識。創客教育不是教師的照本宣科，不是教師的模式化教學，而是通過設計創客項目，將學生需要學習的知識和技能隱藏其中，學生學習的過程就是完成創客項目的過程。學生在這個過程中投入了好奇心和熱情，以真實情境為依托，才能激發創新思維，提高觀察和思考能力，增強學習動力。創客教育就是培養學生創客素養的過程。

實驗是物理學習的基礎，學生通過實驗觀察現象，測量數據，得出規律。教師可以通過示范和講解讓學生動手來做，學生在動手過程中將實踐和思維結合，既學習了課本知識，又提高了學習興趣和動手能力，激發了創造思維。教師可以為學生設立創客小組，提供便利的實驗室，讓學生利用課外活動將自己的創意變成制作和發明，鼓勵學生進行校園展示，參加全國創新大賽等有意義的學習活動。

學科與學科的相互聯系? 物理實驗的學習和物理概念的學習是密切相關的。物理實驗使學生通過眼睛去看、耳朵去聽、大腦去思考、雙手去做的結合，將物理現象形成概念。而物理概念的得出可以使學生反觀實驗過程，體會實驗方法，將感性認識提升到理性認識的高度。實驗的過程就是培養學生運用歸納、演繹、判斷、推理、數學、邏輯等多種方法分析問題和解決問題的能力[3]。學生的綜合能力得到提升，為創造能力的產生奠定基礎，很多基于實際情境的物理實驗多是考查學生是否具有很強的創新能力。因此，實驗教學是培養學生產生創新思想的源頭，提高創造能力的手段。同時，開展高中物理實驗教學還需要教師具備一定的語言文學功底、地理知識、化學知識等，需要儲備一定量的跨學科知識。

創客教育具有打破學科界限、融合各學科知識的作用。通過對知識的重新構建，提出一條主線，以其他知識為輔，通過學生的自主完成來培養解決問題的思維和能力。

參與式學習? 高中物理實驗的學習實際上是多元化的，課本上呈現一種或多種實驗方法或形式，教師也可以自創實驗，學生通過培養和訓練也能創造出新的實驗。而這些多種多樣的形式僅憑個人的力量是無法實現的，這就需要學生的參與和交流，需要學生智慧的集合。創客教育可以將不同學科背景特點的學生思維融合在一起，讓學生參與進來，發揮想象，以自己的學科背景為出發點進行創造，給學生一個展示自己成果的平臺，形成一個相互學習、相互提高的氛圍。

3 以創客理念為背景，優化物理實驗教學的途徑

專業能力是創客教育的基礎[4]。創客教育與物理學科相融合，培養學生的創客素養，提升學生的物理實驗創新能力。

以“做中學”培養學生創新實驗的能力? 結合實際的課堂教學，創客教育所謂的“做中學”是一種教育方式，這種教育方式需要教師的引導。高中物理實驗教學重視學生的實際操作動手能力培養，教師可以通過自制實驗教具的方式，不做任何的范圍界定，引導學生合理地發揮想象，通過自己的理解結合之前學習的知識，創造出新的物理實驗或制作。這種創造的過程本身就是培養學生學習興趣的過程，學生在這個過程中積極思考、反復琢磨、親身體驗，真正實現“做中學”。

開展自主、探究式的物理實驗教學? 傳統的知識學習重視的是教給學生“是什么”，創客教育是讓學生學會制造、分享、給予、學習、參與和改變。這些理念的實現歸根到底需要創新課堂教學。對于高中物理實驗教學，教師應依據學科教學目標和教學任務，設計一定的探究過程，讓學生通過自主探究，開展課內、課外活動，成立電工小組、航模小組、無線電小組、攝影小組、氣象小組、物理儀器制作小組、物理現象觀察小組、修理儀器小組等[3]，將創新的想法變為現實，通過校內外舉辦的科技板報、雜志、物理科技小發明、物理知識和實驗操作競賽等[3]，在實踐過程中體驗創造學習。

創新教學評價，及時跟蹤? 創客教育理念下的教學評價有別于傳統的以學生成績為主的評價模式，鼓勵教師和學生協同開展立體化的學習評價，強調評價方式多樣化、評價主體多元化、評價數據全面化以及評價目標個性化[5]。及時跟蹤了解每一位學生的學習過程，收集結果數據，開展以數據為基礎的全面的、個性化評價。

4 創客教育理念下的高中物理實驗教學案例：實驗探究庫侖定律教學設計

創客教育是一種新的教與學的方式，實驗是學生掌握科學探究的主要手段和形式。筆者以“實驗探究庫侖定律”的教學為例，說明如何在實際教學中融入創客教育的理念和方法。庫侖定律是電磁學的基本定律，學生通過庫侖定律實驗的學習，將力學與電學建立聯系，學會用聯系的觀點和對比的方法學習電學知識。

實驗引入? 教師先將兩條粘在桌面上的透明膠帶快速拉起并靠近，兩條透明膠帶互相排斥;再分別用毛皮摩擦過的橡膠棒和絲綢摩擦過的玻璃棒接觸驗電器，驗電器張開一定的角度。教師利用儀器和自創小實驗，通過動態的課堂給學生以視覺刺激，使學生學習興趣提升，注意力集中。教師可以將這個過程錄制成微課并用多媒體播放，讓學生反復觀看、思考問題，對課堂學習不再感到乏味，學習熱情被激發。學生看到有意思的實驗現象后，產生好奇，會提出許多問題：平常使用的透明膠帶是怎樣帶電的？兩條膠帶排斥是因為帶同種電荷嗎？玻璃棒或者橡膠棒是如何給驗電器帶電的？驗電器為什么會張開一定的角度？等等。教師引導學生通過實驗現象解釋排斥或者吸引實際上是因為有力的作用，這個力產生了他們看到的現象，帶領他們積極參與討論交流并得出結論：電荷之間存在相互作用力（引力或者斥力），產生的現象是電荷之間的相互作用引起的。

學生分組討論? 教師補充理想模型法的知識點，對比力學中學生熟悉的質點，提出點電荷的概念，同時提出問題：帶電體之間的相互作用（引力和斥力）有多大？這個作用力與什么因素有關？考慮到學生回答問題的方式和結果是不一樣的，這種討論交流的方式是一種開放的思維訓練，每一位學生都可以毫無壓力地自由發揮，同時借助電子書包方便查閱相關的學習資料，為自己的問題尋找充足的支撐點。學生六人一組進行討論交流，最后每組派一位代表發言，大家暢所欲言：有的說與空氣濕度有關，有的說與帶電體的體積和質量有關，有的說和帶電體的電荷量有關，有的說和帶電體的距離有關，等等。教師通過學生的匯報內容掌握他們的學習情況，引導學生得出：帶電體之間的相互作用可能與帶電體的電荷量和它們之間的距離有關系。

探究新知? 教師因勢利導，提供實驗器材，講解主要實驗原理，讓學生合作進行探究，借助電子書包提供的大量與本節實驗相關的各種素材，尋找類似問題的解決方案進行參考，提高課堂學習效率。學生自己選擇器材，通過各種方式使小球帶電（將小球連在電路中，或者用手搖發電機給小球充電）：有的學生選擇用煙盒里的鋁紙自己制作小鋁球;有的學生將兩個小球掛起，通過一起摩擦橡膠棒給小球帶電;還有的學生用鋁片做實驗，分別用銅絲、鐵絲做導線給鋁片充電。大家充分發揮想象，自己動手驗證。利用控制變量法分別探究帶電體之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小的關系。

教師引導、學生實踐的教學方式滲透了創客理念，學生就是創造者。在這個創造過程中，學生思維清晰，有效掌握新知，對于自主學習后續任務有很大幫助。學生自學課本，教師總結講述庫侖的扭秤實驗，讓學生明白間接測量也是物理測量的一種方法。通過學生為主、教師為輔的主導思想總結得出庫侖定律。學生獨立完成電子書包的導學測試部分，自己對應答案找出問題。

教學評價? 利用電子書包的評價功能可以讓教師和學生相互了解，取長補短。教師根據每個學生掌握知識的情況，有針對性地設計題目進行指導，通過學生的反饋修改下一步的教學方案。學生通過教師針對性的訓練，認識自己的錯誤，重新修改，鞏固知識。

5 結語

專家張爭光認為，創客教育與物理教學相融合需要營造創客文化氛圍，加強創客教育師資建設，實施教學評價的創新。庫侖定律實驗教學與創客理念結合是一種新的嘗試，而高中物理實驗教學與創課理念的融合是一項長期的復雜工作，還需要進行大量學習和研究。

參考文獻

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[2]楊現民，李冀紅.創客教育的價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究，2015（2）：23-34.

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[6]馮杰.高中物理探究實驗及案例教學設計[M].北京：北京大學出版社，2011：180-184.