基于創(chuàng)客思維下初中物理“非常規(guī)”實驗課堂的探索

劉蕊清 黃葛鴻

摘? ?要：創(chuàng)客教育應回歸育人的本質(zhì)，高科技的引入是為了讓創(chuàng)意更好的實現(xiàn)。“非常規(guī)”實驗教學在實驗器材和方法上不同于教材的實驗教學，能夠培養(yǎng)學生的思維能力，調(diào)動多學科知識。二者的目標包含學生的創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。現(xiàn)階段的課堂教學中，兩種課堂獨立進行，較少的學科融合顯得局限性。根據(jù)人教版“測量小燈泡的電功率”在教材的位置和學生能力養(yǎng)成的特點，嘗試將創(chuàng)客思維與實驗課堂相互融合，培養(yǎng)學生的高階思維——創(chuàng)新思維，探索初中物理課堂與創(chuàng)客思維相融合。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;創(chuàng)客思維;“非常規(guī)”實驗;電功率;實驗教學

創(chuàng)客運動起源于美國，在全球也最具規(guī)模與影響力。我國中小學創(chuàng)客教育從現(xiàn)有的創(chuàng)客活動看，形勢較為單一，效果有限[ 1 ]。北京師范大學中國教育創(chuàng)新研究院院長劉堅認為，創(chuàng)客教育就是把人的創(chuàng)意變成現(xiàn)實，高科技產(chǎn)品只是一個工具，幫助創(chuàng)意更好實現(xiàn)而已。創(chuàng)意是創(chuàng)客教育的前提，創(chuàng)客教育一定要跟3D打印、機器人等各種高大上的設備掛鉤，其實這是個很大的誤區(qū)。 “非常規(guī)”物理實驗具有“廣泛性”和“生活性”的特點，是學生發(fā)揮主動性、自主性和創(chuàng)造性的基礎(chǔ)平臺[ 2 ]。在課堂的探究過程中，基于學生生活的場景開發(fā)出滿足學科教學要求的探究，能夠培養(yǎng)學生的思維能力和學習能力，培養(yǎng)學生的多學科知識綜合分析能力[ 3 ]。“測量小燈泡的電功率” 一節(jié)課具有較強的綜合性和實用性。將探究方向定為“LED燈與小燈泡的實用性對比”，定位為物理“非常規(guī)”實驗課堂與創(chuàng)客教育的思維初步融合。從學生的生活場景出發(fā)，在實驗課堂中，將創(chuàng)客思維結(jié)合至“非常規(guī)”實驗教學中，以期在“非常規(guī)”實驗教學中潛移默化培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，提升學生素養(yǎng)。

1? 創(chuàng)設課前認知沖突，吸引學生注意力

師：將2.5 V的小燈泡和3V的LED分別接在2.5 V的電路中，你認為哪個的照明效果更好？

生猜想：①LED ;②小燈泡。

師：選擇LED的人很多。為比較兩種材料的照明效果，我們來看這個實驗。

演示實驗一：閉合亮度對比演示板開關(guān)（如圖1），數(shù)字電壓表上分別顯示用電器兩端電壓。旋轉(zhuǎn)電位器的旋鈕，調(diào)節(jié)兩端電壓均為2.5V。

師：大家比比看誰更亮？

生：小燈泡。

師：發(fā)光二極管既節(jié)能、亮度又高。但此時，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？

生：LED的兩端實際電壓小于其額定電壓，并沒有正常發(fā)光，所以亮度較暗。小燈泡兩端實際電壓為2.5V等于額定電壓，小燈泡正常發(fā)光。發(fā)光二極管想更亮些，應該把電壓調(diào)節(jié)至3V，使其正常發(fā)光。

教師操作：旋轉(zhuǎn)電位器旋鈕使LED兩端的電壓為3V，LED正常發(fā)光。

生觀察：LED燈變更亮了。

分析：設計發(fā)光二極管的亮度比小燈泡的暗，實驗事實與生活經(jīng)驗的沖突，激發(fā)學生的求知欲和吸引學生的注意力，培養(yǎng)學生實事求是的態(tài)度。實驗環(huán)節(jié)加深學生對額定功率和實際功率的理解，學會將用電器正常工作的觀念應用到生活中。同時課堂從學生的生活經(jīng)驗為出發(fā)點，從生活場景走向物理課堂，引導學生從生活走向物理。

2? 創(chuàng)客思維引導，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性

師：由于小燈泡和LED的色溫不同，其亮度不好分辨。為了亮度比較更加客觀，能否用儀器比較其亮度？

生：可以使用測光儀，可是我們現(xiàn)在這邊沒有。

師：是否能設計一款儀器進行亮度的初步比較呢？

師：既然要對比亮度。我們需要尋找一種材料，能靈敏感受到不同的光照強度。例如溫敏電阻阻值受溫度的影響。大家知道有什么材料會受光照強度的影響嗎？

生：光敏電阻。

師：有何特性？

生：光照強度變化時，其電阻的阻值會發(fā)生變化。

師：這是一個光敏電阻，查閱資料可知其電阻大小隨光照強度的變大而變小。光敏電阻阻值的變化如何觀察？

生1：根據(jù)公式R=U/I可計算得出。

生2：在電壓一定時，根據(jù)電流表的大小，可直接比較光照強度。光強越大，電阻越小，電流越大。

師：將光照強度，轉(zhuǎn)化為電流的大小，屬于哪種科學的研究方法呢？

生：轉(zhuǎn)換法。

師：只有光敏電阻、電流表就可以了嗎？還需要其他什么器材？

生：電源、開關(guān)、導線。

師：光敏電阻、電源、電流表、開關(guān)、導線直接組合就可以制成一款儀器了嗎？

生：還需要進行參數(shù)的查閱和調(diào)整。

師：很好，經(jīng)過查閱和調(diào)整，老師采用1節(jié)干電池、一個量程為10 mA的電流表、5506光敏電阻，設計了這么一款“簡易光強計”（如圖2），大家每張桌子上都有一臺。請找到電池盒上的光敏電阻，并閉合電池盒蓋上的開關(guān)，觀察毫安表指針的位置，觀察光強變化時毫安表讀數(shù)的變化情況。

分析：用電流表的示數(shù)大小進行電阻阻值大小的判斷，滲透實驗數(shù)據(jù)采集的轉(zhuǎn)換思想，鏈接生活。通過討論簡易光強計功能需要、原理設計和制造過程，滲透創(chuàng)客的基本環(huán)節(jié)和思路，經(jīng)歷產(chǎn)品得出的思維過程。學生得出“簡易光強計”的實物后，養(yǎng)成良好的科學思維習慣，激發(fā)其對科學創(chuàng)新的興趣，逐步形成不斷創(chuàng)新的意識。

3? 升華“非常規(guī)”實驗課堂，提高實驗探究能力

（1）測量小燈泡的電功率

① 學生根據(jù)實驗原理設計電路圖并連接實物圖。

② 在實驗基本環(huán)節(jié)中增加將簡易光強計探頭放在小燈泡上方并記錄光強計電流示數(shù)。

③ 實驗中控制簡易光強計的感光探頭距離小燈泡的高度相同。

④ 測3組實驗數(shù)據(jù)，并將實驗數(shù)據(jù)記錄到表1中的①②③欄，用平板將學生實驗數(shù)據(jù)用希沃助手傳屏至白板上。

（2）測量發(fā)光二極管的額定電功率

① 將小燈泡替換成發(fā)光二極管，滑動變阻器換成1KΩ電位器。電源電壓為3V。

② 連接好電路調(diào)節(jié)電位器，測量1組實驗數(shù)據(jù)，并將實驗數(shù)據(jù)記錄到表1中的④一欄。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：兩者正常發(fā)光時，發(fā)光二極管亮度高，額定電功率小，即亮度高又節(jié)能。

分析：通過測量和對比小燈泡及發(fā)光二極管的額定電功率及亮度，掌握實驗器材的選擇并設計電路圖，提高實驗設計能力。通過測量額定電功率，觀察小燈泡和LED亮度，學會比較光強計電流大小，掌握毫安表的讀數(shù)，進行光照強度的對比。經(jīng)歷基于實驗的探究和數(shù)據(jù)的分析可得出發(fā)光二極管既節(jié)能、亮度又高，體現(xiàn)物理服務于生活的理念。滲透控制變量的思想，了解新材料新技術(shù)對生活的影響，培養(yǎng)學生的節(jié)約能源意識。

4? 結(jié)語

創(chuàng)客教育與物理課堂的最終目標是提升學生的創(chuàng)新能力[ 4 ]，二者的融合實現(xiàn)初中物理課堂實驗教學方式創(chuàng)新。本節(jié)課將生活引入課堂，采用“非常規(guī)”的實驗課堂教學結(jié)合創(chuàng)客理念圍繞LED燈與小燈泡的實用性對比，分析了二者的亮度與耗電程度（電功率）。與“非常規(guī)”實驗課堂的區(qū)別在于啟發(fā)學生思考和創(chuàng)新、學會設計教具的思路，體驗設計教具所帶來的成就感，提升學生的創(chuàng)新能力。利用自制教具引入新課，通過比較亮度，讓學生加深理解實際電功率和額定電功率，明確用電器正常工作的重要性。全程滲透節(jié)能環(huán)保意識，以及新材料新技術(shù)帶來的科技影響力，讓學生感受物理的魅力。在課后，學生向我問及了LED的一些知識，提出了手機的感光元件，并嘗試用手機APP去探究兩燈的亮暗程度，培養(yǎng)學生主動應用身邊的事物解決具體問題的態(tài)度。

參考文獻：

[1] 羅誠，肖安慶.中小學創(chuàng)客教育的發(fā)展現(xiàn)狀、內(nèi)涵與構(gòu)建策略[J]. 中小學教師培訓，2016.（11）66-68.

[2] 張偉，郭玉英.論“非常規(guī)”物理實驗的教學地位[J].課程·教材·教法，2007，27（12）：51-55.

[3] 何鵬.STEAM課程作為傳統(tǒng)初中物理教學有益補充的實踐與思考[J].物理教學，2019，41（1）：51-54，65.

[4] 田爽，劉茂軍.中學物理探究實驗中融入創(chuàng)客教育的可行性研究[J].教學與管理，2019（3）：104-106.