初中物理教学中融合创客活动的探索

[摘   要]有时探究过程和实验活动可以贯穿于初中物理课堂始终，在这样的课堂教学中，可以利用创客活动培养学生跨学科解决问题的能力、团队协作能力和创新能力。在具体教学中，可基于学生兴趣，以项目学习的方式，运用数字化工具，倡导造物，鼓励分享。将物理教学与创客活动融合是发展学生核心素养的有效途径。

[关键词]初中物理;创客活动;融合;探索

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）02-0053-02

2016年国家将STEAM创客教育写入《教育信息化“十三·五”规划》;2017年国务院发文要普及中小学阶段人工智能、编程教育、创客教育;2018年“两会”上，国务院再次强调人工智能的重要性，并纳入中小学必修课。

北京师范大学物理课程与教学论博导、教授项华老师说，创客教育是一场信息化运动，可以破解钱学森之问：“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？” 2018年9月，深圳市中小学学科教育和创客教育融合指南发布，这为学科教学与创客融合教育提供了依据和基本的模式指导，也给我们物理学科融合创客活动的探索提供了参考。

初中物理理念“从生活到物理，从物理到社会”，注重实验探究过程;创客教育提倡开发自己的创意，通过软硬件将创意制成具体物品，美国创客教育的重要推手GeverTulley指出：“使用真工具、真材料，解决真问题”是创客的特征。我们应该致力于通过实践研究物理课堂和创客活动的融合途径，打造适合初中生终生发展，且知识、思维和实践共生的高效物理课堂。

一、教师示范引领，开发创客成果，激发学生兴趣

初中物理教学是基于实验、探究规律、应用展示的科学教学，创客教育模式提倡“基于制造的学习”，可以做到面向全体学生，在培养学生的学习兴趣、学习自信心和创新能力等方面有独特优势。

我國的教学改革要求培养学生的关键能力和必备品格。教师引导探究的责任不可推卸，既要加强创客理论学习，也要率先用于创客实践，把创客成果引入物理课堂，激发学生的兴趣，为学生提供示范。

例如，在《凸透镜成像规律》教学中，教师用一架自制照相机引入新课，学生从照相机中看到了清晰的景物，也看到了自己（如图1所示），激发了学习兴趣，进入了本节课的学习。

课堂的最后，教师播放了一段小视频，展示了从原理分析到设计图纸、计算数据、选择工具和材料进行制作的全过程，学生不仅巩固了刚学到的知识，也理解了创客的意义。

在教学“平面镜”一节中，教师拿出一个“潜望镜”，提问：从下端的开口观察，观察到像的特点是什么？ 逐次将潜望镜的上盖绕中心轴线旋转90度、180度、270度，从下端的圆孔观察，观察到的像又有什么特点？为什么？

在教学“光的折射”时，学生对“折射光线、入射光线在同一平面上”难以理解，教师利用学生已知“反射光线和入射光线在同一平面上”的知识，设计制作了演示器材（如图2），材料用了玻璃、浅蓝色的胶冻、蚊香、激光笔等，尽可能使实验现象出现在玻璃容器内，方便学生从不同角度观察，当学生观察到三类光线重合时，规律也就得到了证实。

这样，不仅激发了学生动手制作的热情，也促进了学生对平面镜成像的原理、光的折射等知识的理解及应用，还有效形成了深度学习的思维习惯。

二、结合信息技术，借助DIS实验，发展科学思维

数字化实验是在传统实验基础上，加入传感器、数据采集器、电脑等部件，达到在有限的时间内获取大量数据并处理、分析数据的目的，学生分组、分工合作，开展探究，展示成果并交流讨论，从而促使学生主动思维，并提升学生的创新能力。

例如，在探究“物质的吸热能力”过程中，采取了酒精灯、烧杯及相关器材，却发现酒精灯的火焰不易调整，而且烧杯底部不易均匀受热……采取红外加热器和温度传感器进行实验，可提高加热效果，得到较多数据，利用信息技术绘制图线。有学生认为温度升高快是吸热能力强，另一些学生则持相反意见。在教师引导下，他们在图线上找到两种物质分别升高相同温度的点，发现两种物质所需的加热时间不同，即吸热多少不同，进一步明确了对吸热能力强弱的认识。

又如，在《力的作用是相互的》教学中，学生通过头顶“足球”等活动，得出“力的作用是相互的”这一规律。

但是相互作用力具有什么样的特点呢？

学生思考、发言，但是都说不全，这时亮出了DIS实验装置，学生感到很新奇，立即参与探究。

通过两个力传感器的示数变化，表格中自动生成的读数，尤其是两条图线的生成几乎重合，总结出了相互作用力的特点，再运用程序功能将其中一条图线翻转，学生又发现了更多的特点。本节课成功突破了难点。

三、组织综合活动，提升物理知识运用的开发层次

日本倾向于传统教育的创新以及国际合作，对传统教育改造，是日本开展创客教育的方式，培养出一大批创客人才，日本成为“机器人王国”。

加拿大把STEM的知识融入生活中，让学生在解决生活问题的同时，间接参与STEM教育。

综合实践课，基于教材、基于实践、基于生活，由于对知识要求较高，通常融合在整合提升的环节。例如，学习过杠杆平衡条件之后，引导学生测量刻度尺自身的质量，根据二力平衡知识设计了实验图（如图3），利用身边的器材（圆珠笔笔杆当支撑点、硬币作为动力施加物体）多次实验，根据数据进行计算，得出了刻度尺的质量。

如图4给学生简单的器材：环形磁铁一块、5号电池一节、直径1 mm的铜丝约15 cm ，提出制作“电动机”的要求，学生感到不可思议，经过认真的讨论，结合电动机知识深入思考，并按图4所示安装，调节松紧。松手后，“电动机”就开始工作了。

在学习了电路知识之后，结合机器人教学，学生利用光传感器和电磁继电器组合，控制汽车停止与前进，制作了模拟汽车，结合红绿灯模拟电路进行了实物展示。通过这些活动，发展了学生的科学思维，提升了学生的创新、制作能力。

四、精心融合设计，迈向主动创新创造的高阶平台

创客教育带给学生的，不仅是技术上的学习，更是刺激学生运用知识进行创意，进而实现自我。

有的学生厌学和后进的成因是由于他内心深处的“读书无用论”，因为他生活的环境中很少有人用得着“二次函数”“牛顿定律”“焦耳定律”等。要改变这种局面，不仅要靠学生自己的“悟”，还要靠教师的“导”。

淮安市开明中学李老师提到了超声波传感器，激发了张君奕同学的思考：现在市区实行礼让行人的交通规则，安装了按钮式过街信号灯，是否可以将按钮改为传感器开关呢？李老师和他一起制作了传感器控制的红绿灯模型，这样有效减少了车辆误停、拥堵，同时也做到了行人的安全通过。

在滑动变阻器教学中，学生想设计、制作风力测量仪，当设计出电路图后，如何让风推动滑片改变接入电路中的电阻？如何显示出风力大小？等等，都摆到了学生的面前，学生利用数学公式推导，通过信息技术建模，购买合适材料并按相关要求切割、焊接等，经过试用、论证、改进……当略显粗糙的风力测量仪出现在大家面前时，学生的喜悦之情溢于言表。

以上这些学生的成功，得益于教师的引导和精心的融合设计，使得知识真正“活”起来了，这些学生是不会厌学的！他们的知识达到了融会贯通的程度，就更加喜爱钻研了！

以往的学习中，“纸上谈兵”成为教育领域的普遍现象。在初中物理课堂中融合创客教育的项目学习则不然，这样的项目学习将学习者对教材内容的学习转变为对项目问题的解决，从教育的角度来说，这是将知识学习转变为能力运用，将苦涩的、机械化的材料转变为有活动、有意义的项目问题，拉近了学习者与生活的距离。

我们课题研究的初心就是让物理教学的高效和生动走入学生的学习活动，让物理的“用途”展示出来，培養新时代的小创客，力争让成绩和创新、创造融合，全面提升初中生的科学素养。

[参考文献]

[1]  梁森山.中国创客教育蓝皮书（基础教育版）[M].北京：人民邮电出版社，2016.

[2]  张杰，康承满.初中物理DIS实验研究与设计[M].北京：团结出版社，2018.

[3]  张杰.大数据视野下借助数字化物理实验深度开发初中生科学思维的探讨[J].物理教学，2018（8）：49-50+13.

[4]  张杰.科学思维教育在初中物理教学中的具体化实践[J].中学物理教学参考，2018（21）：25-26.

（责任编辑 易志毅）