創客教育理念下初中物理實驗教學的研究

楊曉娜　劉惠蓮

【摘要】創客教育作為一種新型的教育模式，以學生興趣為基礎，注重創造，促進學生創新能力的提升，倡導創造性學習.初中物理實驗對學生解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的培養具有重要作用，創客教育理念下初中物理實驗教學對提高學生的核心素養具有重要意義.

【關鍵詞】創客教育；初中物理；實驗教學

1 創客教育

創客教育是創客文化和教育的結合，基于學生興趣與項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育^[1]REF_Ref32209＼r＼h.現如今的創客教育主要體現在提高學生比賽技能上，僅有小部分學生可以接觸創客教育，忽略了大部分學生能力的提高.創客教育不應該僅體現在比賽技能上，更應該體現在教學課堂中，以學生的興趣和實際問題為導向，通過創新思維以及動手操作進行創新實驗，重視培養全體學生的自主探索能力，創新能力以及解決問題的綜合能力.

2 初中物理實驗的現狀

實驗的實施對于初中物理學習發揮著非常重要的作用，學生通過動手實驗把書本上的理論知識用于實踐，提高課程設計的針對性，促進學生興趣的開發與創新創造能力的提高，發展學生的物理核心素養^[2]REF_Ref11030＼r＼h.在進行實驗操作之前，教師創設一個可以激發學生好奇心的物理情境，學生通過對實驗進行改進創新，不斷培養學生解決問題能力、團隊協作能力和創新能力.然而在真實教學過程中存在著以下問題：

第一，學生的興趣不足，在進行實驗操作中，教師沒有設置可以足夠激發學生感興趣的情境，無法調動學生學習的激情.甚至對于一些教材中的實驗學生并沒有進行操作，而是采用口述的方式進行，長此以往學生對學習物理的興趣會逐漸減弱.

第二，學生的創新思維受限，實驗多以按照課本上的實驗流程來進行操作，對實驗進行創新，對于生活中的物品也缺乏對創造性改造的想法和實踐，學生進行課外實驗的機會較少，無法開闊物理思維.

第三，教師的專業技能欠佳，教師在進行實驗過程中總是循規守舊，課程創新力度不夠，缺乏對實驗進行更深層次的創新與改進，影響學生創新能力的提高.

第四，教學設備有限，有些學校的資源配套不足，使得學生沒有足夠的條件可以時常接觸新奇的教學設備，阻礙了學生對創客教育的創新進行更深層次的發展.

3 創客教育理念下改進物理實驗的策略

在初中物理課堂中，教師注重對學生知識的灌輸，以刷題的形式強制學生記住公式、概念以及實驗步驟，由此可見，傳統的物理教學模式一方面不利于培養學生的動手能力和思維空間構建能力^[3]REF_Ref5266＼r＼h，另一方面，教師因循守舊，對實驗過程和實驗方法沒有進行適當的改良或創新，在一定程度上也會限制學生創新思維的發展^[4]REF_Ref13378＼r＼h.因此，將創客教育融入初中物理實驗中是十分必要的.

3.1 創設物理情境，引導學生融入教學

對于進入初中剛開始學習物理的學生來說，學習物理知識有一定的難度，如果教師只是通過傳統單調的口頭表述來講述實驗，無法激起學生足夠的好奇心，甚至會造成學生對物理產生抵觸的心理，為了將創客教育更好的融入物理實驗中，教師應該在課前花費足夠的時間創設有趣的物理情境，引導學生進入情境中并且激發學生繼進一步探索物理奧秘的興趣.

例如 在講解“重心”一節中，教師可以展示一個有趣的小實驗，首先，試圖把一瓶裝滿可樂的易拉罐側立站起來，發現易拉罐無法側立站立后，教師將一部分可樂倒出，發現易拉罐可以側立站起來，當把可樂全部倒出去后，發現無法使易拉罐側立，學生通過觀察以后自己動手進行操作，通過用生活中的小物品進行創新來創設一個有趣的物理情境，例如，教師向學生展示“隔空取物”的小實驗，手可以在不接觸乒乓球的過程中把乒乓球取出來，通過這個小實驗創設了一個很好的情境，激發學生學習物理知識的興趣.學生通過學習相關知識以后會發現乒乓球之所以可以從杯中到達手中，是因為在水杯旁用吹風機吹，使得空氣流速變大壓強變小的原理導致乒乓球抵達手中.因此，通過以上設置的情境我們發現，在課堂中設置有趣的物理情境，可以激發學生學習物理的興趣，通過生活中一些常見的生活用品來創設神奇的物理情境，可以開闊學生的創新思維以及提高學生的動手操作能力.

3.2 提倡課外實驗，開闊學生創新思維

創客教育的核心目標是培養學生的創新思維和提升學生的創新能力，基于此，在教學過程中為培養學生的能力，應大力提倡課外物理實驗的進行，開展課外實驗教學，可以將實驗與生活結合起來，用課外實驗充分激發學生的學習興趣，鼓勵學生在課外增加物理知識，將實驗、課堂與生活有機相結合.

例如 在學習“電與磁”一節中，教師可以設置《聰明的發明家》的課題，通過課堂上所學的知識，制作一個小機器狗，使用儀器：5號電池，小螺絲刀，導線，電機，機器狗圖案，紙盒等，在制作小機器狗的過程中，學生熟練掌握電流與電壓的相關知識.例如，在學習“光的折射”時，教師可以讓學生進行課外實驗，需要用到的實驗器材是水、透明杯子、2枚硬幣.首先，讓硬幣平放在桌面上，之后將杯子放在硬幣上，再把另一枚硬幣放在杯子中，往杯里倒水，通過實驗發現，杯子底部的硬幣看不見，而杯中的硬幣可以看到.通過這樣的課外實驗，不僅可以讓學生學到光折射的原理并且可以提高學生的動手實踐能力以及創造能力.因此，提倡課外實驗不僅對課本中的物理知識進行更深層掌握的同時，也將創客教育潛移默化地融入學生的日常生活中，不斷夯實學生的創客素養.

3.3 提倡學生小組實驗，改革課堂教學模式

隨著課程標準的不斷更新和提高，中學物理的實驗教學模式也在不斷的與時俱進，但是在初中物理課堂中，教師重結論輕過程，只是通過口述或者采用簡單方法告知學生物理結論，即使進行實驗操作也是按照書本中給出的流程來進行實驗，學生的創新思維并沒有得到提高，不符合創客教育與核心素養的要求，教師應該花費足夠的時間提高自己的專業技能以及教學方法與教學內容，努力提高學生的各項技能.教師可以加強學生小組合作的教學模式，將學生分成幾個小組，通過加減分的方法來增強學生的合作以及競爭意識，同時進行小組實驗可以提高學生的研究能力，極大地促進學生綜合素質的全面發展，通過小組實驗模式的展開，學生可以明確了解到與其他同學相比自身的不足之處，同組學生互幫互助，組間同質組內異質，查漏補缺，同時為了小組榮譽努力奮斗向更好的方向進行發展.

例如 在學習“凸透鏡和凹透鏡”一節中，教師可以設置《小小科學家》的課題，可以采用小組合作的模式，通過用周圍的小物品來驗證凸透鏡成像的規律，學生可以用白紙、彩色筆、透明水杯、水來進行實驗，通過小組合作實驗發現，凸透鏡確實呈倒立放大的實像，通過小組實驗激發學生的探究興趣以及提高學生創新思維和操作能力.

3.4 要求學生熟悉先進設備，夯實創客教育基礎

在進行創新實驗之前，學生需要對一些實驗儀器進行熟練使用，例如3D打印技術、激光切割儀器、重力方向演示儀、超聲傳感器等.只有熟練地掌握儀器的使用方法，進行創新實驗過程中遇到的障礙會大幅減少.在日常的學習過程中，教師與學生應該努力學習儀器的使用.

例如 在學習“重心”一節中，教師可以設置《神奇的重心》的課題，教師先讓學生進行觀察重力演示儀，之后講解重力演示儀所包含的配件：外殼，轉軸，紅色指示桿，配重等.教師讓學生仔細觀察實驗儀器后向學生講解實驗儀器各個零件的作用以及使用步驟，通過對實驗儀器的了解與操作，學生使用儀器比較容易并且對知識點進行更好的掌握，適用范圍很廣.

3.5 簡化器材，提高實驗的成功率

在初中物理教學中，物理實驗有很多，但是在實際操作過程中，由于對實驗操作不當或者由于實驗儀器精度不準確等原因，會造成實驗的結果與期待值有一定的誤差，為了在實驗中減少誤差，教師可以對一定的實驗器材進行精簡，提高實驗的成功率，由于實驗設備有限，學生做實驗的機會較少，長此以往下去無法激發學生的興趣，因此，學生可以利用生活中常見的生活用品進行創新性實驗.

例如 八年級下冊物理課本中“物體的浮沉條件及應用”這一節中的想象做“能承載重物的橡皮泥船”，教材中實驗采用橡皮泥來制作小船，橡皮泥比水的密度大，但是由于橡皮泥排開液體的體積大，造成橡皮泥的浮力比橡皮泥的重力大，但是在現實生活中，由于橡皮泥不易保存，每次進行實驗需要拿新的橡皮泥，所以在實驗過程中，教師可以對實驗進行改進，采用口香糖中的錫紙來進行實驗，實驗需要燒杯，適量的水，錫紙，教師采用相同的錫紙，一個折成小船，另一個平展在液面上，通過對比的方法來觀察不同形狀的錫紙在相同的液體中的浮沉情況，進而對物理知識進行更深層次的理解與掌握.

3.6 采用4C/ID模式進行實驗

4C/ID模式是由麥里恩博爾教授設計開發出來的一種教學模式，它是由四部分組成：學習任務；支持性信息；即時信息；部分任務練習.以下對四要素進行有關介紹：

學習任務：為了符合實驗的整體性和綜合性，學習任務的設計也要符合該特點.在進行實驗前，學生需要由淺入深，由表以里，從實際生活走向物理，同時力求將知識、技能、態度融入物理實驗中，完成實驗中所包含的問題解決能力以及推理能力.

支持性信息：支持性信息一般指的是理論知識，相當于“腳手架”的功能，使學習者由已學習的知識向未學習的知識進行過渡，對未學的知識進行鋪墊，以便學生更好地完成學習任務.

即時信息：即時信息指的是在進行實驗之前，教師需要對實驗儀器進行足夠的了解，知道儀器的使用方法以及操作技能.

部分任務練習：部分任務練習指的是通過重復性任務的不斷練習，學習者進一步將所學知識進行鞏固.

4 結語

為更好地提升初中物理實驗的育人功能，在初中物理實驗教學開展中，創客教育應成為必不可少的一部分，研究創客教育融入初中物理實驗教學中，可以不斷地優化物理實驗教學模式，提升學生的創客素養.教師與學生應該在遵循創客教育理念的同時提高創新能力，對于一些稀有的實驗器材，教師可以開闊思維進行簡易器材，用生活中常見的物品進行創新實驗，不僅做到了物品的合理應用而且可以培養學生的實踐能力以及創新能力，讓學生有機會在舒適、愉快的氛圍中學習，養成持續學習的理念，培養學生的思維能力以及創新能力，造就新時代所需要的創新型人才.

參考文獻：

［1］蔡嫦芳.創客教育理念下高中物理實驗對高階思維培養的策略探析[J].名師在線，2023（02）：5-7.

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[5]張喜.基于核心素養的初中物理實驗教學策略[J].新課程教學（電子版），2023（02）：11-12.