初中物理教學中融合創客活動的探索

[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，在這樣的課堂教學中，可以利用創客活動培養學生跨學科解決問題的能力、團隊協作能力和創新能力。在具體教學中，可基于學生興趣，以項目學習的方式，運用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享。將物理教學與創客活動融合是發展學生核心素養的有效途徑。

[關鍵詞]初中物理;創客活動;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創客教育寫入《教育信息化“十三·五”規劃》;2017年國務院發文要普及中小學階段人工智能、編程教育、創客教育;2018年“兩會”上，國務院再次強調人工智能的重要性，并納入中小學必修課。

北京師范大學物理課程與教學論博導、教授項華老師說，創客教育是一場信息化運動，可以破解錢學森之問：“為什么我們的學校總是培養不出杰出的人才？” 2018年9月，深圳市中小學學科教育和創客教育融合指南發布，這為學科教學與創客融合教育提供了依據和基本的模式指導，也給我們物理學科融合創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;創客教育提倡開發自己的創意，通過軟硬件將創意制成具體物品，美國創客教育的重要推手GeverTulley指出：“使用真工具、真材料，解決真問題”是創客的特征。我們應該致力于通過實踐研究物理課堂和創客活動的融合途徑，打造適合初中生終生發展，且知識、思維和實踐共生的高效物理課堂。

一、教師示范引領，開發創客成果，激發學生興趣

初中物理教學是基于實驗、探究規律、應用展示的科學教學，創客教育模式提倡“基于制造的學習”，可以做到面向全體學生，在培養學生的學習興趣、學習自信心和創新能力等方面有獨特優勢。

我國的教學改革要求培養學生的關鍵能力和必備品格。教師引導探究的責任不可推卸，既要加強創客理論學習，也要率先用于創客實踐，把創客成果引入物理課堂，激發學生的興趣，為學生提供示范。

例如，在《凸透鏡成像規律》教學中，教師用一架自制照相機引入新課，學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），激發了學習興趣，進入了本節課的學習。

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計圖紙、計算數據、選擇工具和材料進行制作的全過程，學生不僅鞏固了剛學到的知識，也理解了創客的意義。

在教學“平面鏡”一節中，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“光的折射”時，學生對“折射光線、入射光線在同一平面上”難以理解，教師利用學生已知“反射光線和入射光線在同一平面上”的知識，設計制作了演示器材（如圖2），材料用了玻璃、淺藍色的膠凍、蚊香、激光筆等，盡可能使實驗現象出現在玻璃容器內，方便學生從不同角度觀察，當學生觀察到三類光線重合時，規律也就得到了證實。

這樣，不僅激發了學生動手制作的熱情，也促進了學生對平面鏡成像的原理、光的折射等知識的理解及應用，還有效形成了深度學習的思維習慣。

二、結合信息技術，借助DIS實驗，發展科學思維

數字化實驗是在傳統實驗基礎上，加入傳感器、數據采集器、電腦等部件，達到在有限的時間內獲取大量數據并處理、分析數據的目的，學生分組、分工合作，開展探究，展示成果并交流討論，從而促使學生主動思維，并提升學生的創新能力。

例如，在探究“物質的吸熱能力”過程中，采取了酒精燈、燒杯及相關器材，卻發現酒精燈的火焰不易調整，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，得到較多數據，利用信息技術繪制圖線。有學生認為溫度升高快是吸熱能力強，另一些學生則持相反意見。在教師引導下，他們在圖線上找到兩種物質分別升高相同溫度的點，發現兩種物質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》教學中，學生通過頭頂“足球”等活動，得出“力的作用是相互的”這一規律。

但是相互作用力具有什么樣的特點呢？

學生思考、發言，但是都說不全，這時亮出了DIS實驗裝置，學生感到很新奇，立即參與探究。

通過兩個力傳感器的示數變化，表格中自動生成的讀數，尤其是兩條圖線的生成幾乎重合，總結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，學生又發現了更多的特點。本節課成功突破了難點。

三、組織綜合活動，提升物理知識運用的開發層次

日本傾向于傳統教育的創新以及國際合作，對傳統教育改造，是日本開展創客教育的方式，培養出一大批創客人才，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節。例如，學習過杠桿平衡條件之后，引導學生測量刻度尺自身的質量，根據二力平衡知識設計了實驗圖（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，根據數據進行計算，得出了刻度尺的質量。

如圖4給學生簡單的器材：環形磁鐵一塊、5號電池一節、直徑1 mm的銅絲約15 cm ，提出制作“電動機”的要求，學生感到不可思議，經過認真的討論，結合電動機知識深入思考，并按圖4所示安裝，調節松緊。松手后，“電動機”就開始工作了。

在學習了電路知識之后，結合機器人教學，學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，結合紅綠燈模擬電路進行了實物展示。通過這些活動，發展了學生的科學思維，提升了學生的創新、制作能力。

四、精心融合設計，邁向主動創新創造的高階平臺

創客教育帶給學生的，不僅是技術上的學習，更是刺激學生運用知識進行創意，進而實現自我。

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

淮安市開明中學李老師提到了超聲波傳感器，激發了張君奕同學的思考：現在市區實行禮讓行人的交通規則，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。

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

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

以往的學習中，“紙上談兵”成為教育領域的普遍現象。在初中物理課堂中融合創客教育的項目學習則不然，這樣的項目學習將學習者對教材內容的學習轉變為對項目問題的解決，從教育的角度來說，這是將知識學習轉變為能力運用，將苦澀的、機械化的材料轉變為有活動、有意義的項目問題，拉近了學習者與生活的距離。

我們課題研究的初心就是讓物理教學的高效和生動走入學生的學習活動，讓物理的“用途”展示出來，培養新時代的小創客，力爭讓成績和創新、創造融合，全面提升初中生的科學素養。

[參考文獻]

[1]? 梁森山.中國創客教育藍皮書（基礎教育版）[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[2]? 張杰，康承滿.初中物理DIS實驗研究與設計[M].北京：團結出版社，2018.

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

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

（責任編輯 易志毅）