依托低成本物理实验提升学生创客素养

孟万青

初中物理实验器材的来源是多方面的：一种自上而下源于政府层面，比较正规，比较统一;另一种自下而上源于个人层面，后者可称为“低成本”或“非常规”实验器材，具有“简易、方便、灵活”之特点。尽管利用“低成本”自制器材进行实验操作成为“受不确定因素影响最多的环节”，但因为其“材料易获、操作简单”等优势，反而成为学生喜闻乐见的一项活动，被广大师生所青睐。初中阶段的物理教学中，正规实验要重视，不可或缺，但低成本物理实验同样不可或缺——做精做实低成本物理实验过程及应用，不仅仅是资源支撑上的助力，也是技术支撑上的助力，能更好地培养学生的动手能力、提高其实践素养、提升其创客素养。

创客素养，有别于一般素养，它指向创造、创新、造物、分享、开放等，是中学生学习中最需要的素养，是创业及建设伟大祖国所不可或缺的素养。具备创客素养，能更好地助力学习中重难点的解决，助力学生核心素养的落地生根。创客素养源于丰富的生活、高度的自主以及开放的格局。而这恰恰是低成本物理实验所需的。初中物理实验探究既要注重正规实验，也要注重低成本实验。注重生活性，让实验与现实深度对接，低成本物理实验才能开展得更好;注重自主性，让放权成为实验探究中的常态，才是低成本物理实验的应有之义;注重开放性，让实验场域的开放、难度的开放和技术的开放，助力高效实验的开展与推进，低成本物理实验才能步入更好、更深的境界，以此有效提升学生的创客素养。

一、注重生活性，提升创客素养

教育家陶行知说过：“朝着实际生活走，大致不至于迷路。”的确，“朝着实际生活走”，让物理原理以及所蕴涵的内在机理与生活高度对接与印证，才是开展物理实验的正确方向。“实际生活”中不乏鲜活的物理现象，包括物理实验器材和实验场域皆与生活息息相关。低成本物理实验尤其要源于生活而服务于生活，揭示生活现实，提升生活质量，要在生活这个大熔炉中演绎物理的真相、奥妙与神奇。在此期间，因为一些巧妙点子的产生，因为解决实际问题的多样化和创新性态势，因为生活现象与物理现象的不断印证，学生的创客素养一点一滴地提升。

例如，人教版初中物理“声现象”的教学中，完全可以用一些生活中常见的器材进行低成本实验活动。比如，喝水的高脚杯完全可以取代教材中指定安排的音叉。如果学生能找到生活中其他常见的器材，如口哨等，能有力地验证声音，都应得到提倡，都不妨让学生深入其中进行有意义的开发与实践。通过这些低成本实验器材的寻找和实践，学生意识到生活中处处有物理，只要用心，随时随地都可以验证物理理论与物理现象，都可以产生灵感、激活思维、提升素养，而这正是创客素养所不可或缺的。

（一）在由此及彼中促思维的转化

物理学习应由易到难，由此及彼，螺旋上升。物理實验也应由浅层次进入高层次，举一反三，为学生创客素养的形成奠定基础。上述“水乐器”实验如果仅仅停留在听声音高低的程度，那么，学生思维的转化就是一句空话，更不用谈创客素养的提升。所谓的“由此及彼”应由个别到普遍、由个案到全面、由点到面，从一个更高的层面上分析物理知识的内在机理，洞开学生的多重视域。教师不妨追问学生：声现象在水中如此，那么在空气中呢？在固体中呢？能否从生活中找到一些简单的材料验证声音的特性呢？在这样的追问与鼓励中，梳子、钢尺、玻璃、衣服架等“低成本”器材出现在实验中，各种各样的低成本实验活动先后展开……在这样的由此及彼中，诸如“声音的响度、音调、音色”，以及“声音可以在不同介质中传播”等概念，自然而然地进入学生的认知结构中，鲜明地贮存在学生的记忆库中。更重要的是在此期间，学生的思维进一步被拓宽，其灵活性、批判性和创新性得到提升，思维品质在更广的层面上得以强化，创客素养得以提升。而这同样离不开“生活化”理念的强力渗透。

（二）在场域转换中促思维的灵活

低成本实验在于一个“随”字——随时、随地。实验室里意犹未尽时，不妨转换到生活这个大舞台中，于无痕间触摸物理现象，发现物理更多鲜活的乾坤。因为这样的“随”，所以学生能自由灵活地进行尝试与探究，而这对学生创新思维的激活与创客素养的提升是有好处的。“声现象”的教学中，从水的场域转换到固体的场域或空气的场域，就是一个明显的例证。还可以从自然场域转换到人工场域，从课内转换到课外，如听听风声、水声、机器的声音……如此，因为场域转换，学生的思维变得更灵活，眼界更为开阔，很多认识超越了本教材或本实验，而这恰恰是创客素养提升了学生更加孜孜以求的理想境界。这样的场域转换，隐含教师对物理学习一种更加美好的期盼，那就是，相对固定实验室的物理学习而言，因为随时随地的实验能更加激活学生的创新因子，能更好地培养学生的创客素养。在此期间，学生勤于动手的习惯的养成、实验经验的不断积累、科学精神的点滴培养，以及在此过程中闪现出的创造之光，无疑是实验中更重要的目标。

二、注重自主性，提升创客素养

物理实验探究中，教师严谨的指导不可或缺，但由“扶”到“放”同样不可或缺。尤其是在低成本物理实验中，更需要教师的充分放权。包括实验计划的撰写、低成本实验器材的开发、实验小组的分工及责任、实验过程的推进及反馈、实验结果的总结及实验的改进，都应充分发挥学生的自主性。大面积的自主才有高质量的回报——自主经验的积累、实验步骤的熟稔、创客思维的激活等，都是自主探究的结果。一方面，自主源于“由内到外”，因而学生具有更大的热情与行动力;另一方面，自主源于对新事物与新实践的探究，因而具有原创意义和实践意义，对学生创客素养的提升意义重大。

例如，在人教版初中物理“透镜”的学习中，教师可以鼓励学生用铜丝自制“水膜透镜”，其圆环如果进入水中就会形成水膜，具有透镜的作用，放大或缩小图像只需在水的“有无”方面进行改变。如果自制的水膜透镜容易破裂，同时所观察到的范围较大或较小，都可以在自主猜想的基础上进行改进与验证。这样的实验简单，容易操作，更方便于学生得出实验结论，更有利于其创客思维的形成，因而值得师生迈出建设性与创新性的步伐。

（一）以好奇心促创客素养的提升

教师除了要重视学生的自主性，也要保护学生的好奇心。好奇心是学生的天性，需要教师加倍呵护;好奇心是低成本实验得以深入开展的动力源，是学生自主力得以提升的根本保证，是学生创客素养得以提升的催化剂。物理学的发展、物理产品的开发和人类社会的进步，都离不开好奇心的激发与作用。同样的，学生具备了好奇心，乐于进行低沉本实验器材的开发，才能较好地解决实验中的重难点，才能步入物理学的深处，发现更精彩、更神奇的物理真相。物理教师应小心翼翼地唤醒学生的好奇心，通过情境课件激活学生的好奇心。比如，在“透镜”的学习中，新课伊始，教师不妨创设一个情境：“荒野中没有纵火者，没有人为行动，居然‘无缘无故地发生了火灾，为什么啊？”进一步通过高新技术给学生呈现大量的塑料瓶。学生在深入思考后明白了，原来是类似于凸镜功能的塑料瓶聚焦了高温，引发了火灾。教师进一步引导：“一个塑料瓶居然就能充当透镜，我们能否自己制作一个透镜呢？”如此，在浓浓好奇心的推动下，学生自找材料、制作实验器材的行动开始了。其间，学生创新意识的激发、科学探究的精神、核心素养的发展，无疑成为低成本物理实验中更加重要的目标。

（二）以挑战心促创客素养的提升

仅有好奇心是不够的。初中物理低成本实验要想步入更加精彩的境界，还需学生的挑战心。学生愈挫愈勇，才能发现更多，收获更多;敢于“啃硬骨头”，才能较好地提升创客素养;勇于一追到底，低成本实验的良性才能一点一滴地显示。由好奇心到挑战心，就是由一般思维到创客思维的过渡，值得学生迈出建设性与创新性的步伐。学生具备了挑战精神，相应地，自主力也就得到了提升。比如，在“水膜透镜”的改进中，一部分学生用色拉油代替水，得出液体的黏稠度与液膜直径的关系的结论。这样的挑战中尽管存在一些问题，但仍然值得提倡，至少此实验已经超越了实验原有的边界，对学生是一种“溢出”的感觉，因而其创客思维的培养也就在水到渠成中。如此的挑战彰显了教师对低成本实验的信心，也彰显着一种更美好的远景，那就是相对浅层探索而言，学生深入自主实验的深处求证物理现象的多元化，以及在求证探究中凸显的创造之光，无疑是物理实验探究中更理想的境界。

三、注重开放性，提升创客素养

创客教育的特点之一是“开放创新、探究体验”。低成本物理实验也应在开放的心态中向前推进。“按图索骥”的实验应予以摒弃，原地踏步的理念应予以更新。创客视角下，初中物理低成本实验应在开放性之路渐行渐深。开放，不是天马行空，而是基于物理真相而开放实验器材、场域及呈现方式。由点到面，由内到外，由一方小天地到天地大课堂，物理低成本实验将会有更多新精彩。

比如，在“光的反射”学习中，学生对那些正规的实验不感兴趣，反而对空杯和水杯下硬币的出现与消失大有兴趣。这是因为这个实验似游戏又似魔法，具有神奇的效果。由此学生明白了其原理，明白不过是光线进入水中被反射或被折射的缘故。道理很简单，却强烈地吸引了学生的眼球，这正是开放理念渗透物理实验的结果。

教本或教参做如是规定，实验材料的获取做如是计划，并不意味着师生一定要照章办事。教师应引领学生以开放的心态经常进行反思：还可以用什么器材？还可以通过什么样的思路创新实验？有没有更有趣、更有意义的实验？在这样的反思中，学生的创客素养必将一步步落地生根。

教师应在以下三方面推进低成本实验。

（一）以场所的开放促视域的洞开

物理实验的场域如果能做到“移步换景”，意味着开放性场域对学生创客思维的促进。引领学生随时、随地、随意地进行低成本实验，很容易及时捕捉灵感，及时反馈总结，及时进行思维的进阶和行动的深入。实验室、教室、野外、家中等，凡是能助力学生理解物理真相的地方，都可以成为学生的探究室或“实验”场域。仍以“光的反射”的学习为例，街道两旁建筑物中的玻璃、低洼里的一块冰、晚上萤火虫的绿光、多面或凹下去的石头等均可以作为低成本实验的器材。无形间、无痕间、无意间的实验，于不经意间唤醒了学生，培养了学生的创客思维，提升了学生的学习能力。

（二）以适度的开放促全体的兼顾

低成本物理实验既然具有“方便、就近、灵活”的特点，那么就应“覆盖所有的学生”。“覆盖所有”并非一定要整齐划一，而是分层兼顾，力争让学困生“吃饱”，让优秀生“吃好”——学困生学会基本操作，中等生学会灵活应用，优秀生进一步拓展和提高。低成本实验中同样需要以适度的开放促全体的兼顾，无论是实验器材的开发，还是实验过程的推进及深入，都应视不同个体而有所区别与针对。在“光的反射”的实验中，学困生进行硬币消失又出现的实验，优秀生进行自行车尾灯为什么发光的探究，因人而异，力争使每一个学生都有所收获，力争每一个普通的学生都能嬗变为具有创新能力的创客。而这正是低成本实验中提升学生创客素养的应有之义。

（三）以技术的开放促实验的清晰

尽管低成本实验之手工痕迹强、徒手过程多、作品质量“差”，但这并不妨碍其材料或过程呈现在网络平台上。反过来说，正因为低成本实验环境中的实验过程有粗糙的嫌疑，所以更应通过高新技术的介入而让其变得清晰可见，以便改進或反馈。教师应活用、善用、深用高新技术（包括教育云平台、希沃7、“互联网+”等），让低成本实验的每一个细微处清晰地显示，方便学生观察，让更多人关注、参与、评价、改进，让其正效应充盈在更大更广的时空内，而这也正是创客理念中“玩转信息技术”的有力体现。在“光的反射”实验中，水膜透镜演绎的魔幻效果，利用多次反射照亮阴暗处的小球等富有情趣的过程或画面，都可以以美图或微视频的方式发布到微信群或钉钉群。

四、结语

总之，好的物理实验应是“对实验器材的‘造和对实验各要素的‘创”。做精做实这样的“造”和这样的“创”，学生的思维必将得到多重滋养与锻造，学生的创客素养必将一步步提升。初中物理教师应该做好多种角色：是低成本实验的鼓励者、引领者和更新者，引领学生在轻松、有趣的实验中得到多重淬炼与滋养;应该是创客活动的组织者和拓展者，组织学习在摇曳生姿的创客活动中发现更多创意，并努力把创意变成现实;应该是学生科学探究的引路人，进一步拓展探究之路，使之愈来愈宽，引领学生在物理和实验的密林中发现更多、创造更多、收获更多。

（左毓红）