在高中物理实验教学中融合创客理念

摘  要 创客教育以“开放创新、探究体验”的教育理念为主导，是一种创新的教育方式。将创客教育理念和高中物理实验教学相融合，通过这种新的尝试为培养学生的创新素养和能力做努力。

关键词 创客教育;高中物理;实验教学;创新能力;电子书包

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）19-0125-03

1 前言

国际竞争力与教育改革的互动催生了创客与教育的结合[1]。创客既是一群喜欢或享受创新的人，又是一种文化，一种态度，一种学习方式[2]。创客教育是一种融合信息技术，秉承“开放创新、探究体验”教育理念，以“创造中学”为主要学习方式和以培养各类创新人才为目的的新型教育模式[2]。创客教育和传统的知识教育不同，是一种能力的教育。教育的目的就是培养学生的能力，包括思考能力、解决问题的能力、实践能力、学习能力、创新能力。能力是个性化的体现，教育需要培养学生的个性化。

创客教育既是对传统知识教育的优化，也是对传统知识教育的创新。创客教育作为一种新的教育改革方式，需要和具体的学科知识相融合，融合教学目标、学科内容、课堂教学和教师的教学思想、行为。高中生具有较强的自我意识水平，喜欢独立思考和处理事物，渴望创新。本文将创客教育理念与高中物理实验教学相融合，以期能更好地培养学生的创新意识和能力。

2 高中物理实验教学中创客教育理念的特点

“做中学”是创客教育的核心理念之一，强调以学生作为学习的主体，在实际的情境中通过自己的思考，学会分析和解决实际问题，“从真实体验中学”。课程标准倡导科学探究的学习方式，而实驗则是探究的主要形式，物理实验教学就是以研究目的为前提，运用科学仪器和设备，为学生创造一个实验环境，通过人为地控制、创造或纯化某些物理过程，在尽可能减小干扰的情况下，定性或定量地观察和研究物理现象，探求物理过程变化规律[3]。这种教学活动能够锻炼学生主动获取物理知识的意识，发展创新能力，提升自己的世界观和科学品质。现结合创客教育理念进行具体说明。

以实际情境为基础的有意义学习  高中物理知识点普遍较多，难度较大。一般情况下，教师为了赶进度，在进行实验教学时多是以演示为主，就是学生实验也多是验证性的，过程比较简单。这样的学习形式会导致学生不重视物理实验，认为物理实验就是教师引课的一种手段，从而失去动手操作的兴趣，产生懈怠的学习态度。久而久之，学生只是记忆了实验现象或者结果，对于现象或者结果的本质并不会去过多探求，失去操作的欲望，动手和动脑没有建立相互联系，创新思维得不到激发，当遇到具体的实验问题时手足无措，无法下手。因此，教师在物理实验教学中的引导、启发很重要。而创客教育的过程，就是要调动教师的创造积极性，通过教师的创新教学设计、创新教学方法、创新实验发明以吸引学生的注意力，通过训练各种科学方法，激发学生的创造热情，培养创造能力。

创客教育所倡导的“从活动中学”“做中学”，就是实现从“玩中学”“做中学”到基于真实情境的“干中学”[1]，有意义地去学习物理学科知识。创客教育不是教师的照本宣科，不是教师的模式化教学，而是通过设计创客项目，将学生需要学习的知识和技能隐藏其中，学生学习的过程就是完成创客项目的过程。学生在这个过程中投入了好奇心和热情，以真实情境为依托，才能激发创新思维，提高观察和思考能力，增强学习动力。创客教育就是培养学生创客素养的过程。

实验是物理学习的基础，学生通过实验观察现象，测量数据，得出规律。教师可以通过示范和讲解让学生动手来做，学生在动手过程中将实践和思维结合，既学习了课本知识，又提高了学习兴趣和动手能力，激发了创造思维。教师可以为学生设立创客小组，提供便利的实验室，让学生利用课外活动将自己的创意变成制作和发明，鼓励学生进行校园展示，参加全国创新大赛等有意义的学习活动。

学科与学科的相互联系  物理实验的学习和物理概念的学习是密切相关的。物理实验使学生通过眼睛去看、耳朵去听、大脑去思考、双手去做的结合，将物理现象形成概念。而物理概念的得出可以使学生反观实验过程，体会实验方法，将感性认识提升到理性认识的高度。实验的过程就是培养学生运用归纳、演绎、判断、推理、数学、逻辑等多种方法分析问题和解决问题的能力[3]。学生的综合能力得到提升，为创造能力的产生奠定基础，很多基于实际情境的物理实验多是考查学生是否具有很强的创新能力。因此，实验教学是培养学生产生创新思想的源头，提高创造能力的手段。同时，开展高中物理实验教学还需要教师具备一定的语言文学功底、地理知识、化学知识等，需要储备一定量的跨学科知识。

创客教育具有打破学科界限、融合各学科知识的作用。通过对知识的重新构建，提出一条主线，以其他知识为辅，通过学生的自主完成来培养解决问题的思维和能力。

参与式学习  高中物理实验的学习实际上是多元化的，课本上呈现一种或多种实验方法或形式，教师也可以自创实验，学生通过培养和训练也能创造出新的实验。而这些多种多样的形式仅凭个人的力量是无法实现的，这就需要学生的参与和交流，需要学生智慧的集合。创客教育可以将不同学科背景特点的学生思维融合在一起，让学生参与进来，发挥想象，以自己的学科背景为出发点进行创造，给学生一个展示自己成果的平台，形成一个相互学习、相互提高的氛围。

3 以创客理念为背景，优化物理实验教学的途径

专业能力是创客教育的基础[4]。创客教育与物理学科相融合，培养学生的创客素养，提升学生的物理实验创新能力。

以“做中学”培养学生创新实验的能力  结合实际的课堂教学，创客教育所谓的“做中学”是一种教育方式，这种教育方式需要教师的引导。高中物理实验教学重视学生的实际操作动手能力培养，教师可以通过自制实验教具的方式，不做任何的范围界定，引导学生合理地发挥想象，通过自己的理解结合之前学习的知识，创造出新的物理实验或制作。这种创造的过程本身就是培养学生学习兴趣的过程，学生在这个过程中积极思考、反复琢磨、亲身体验，真正实现“做中学”。

开展自主、探究式的物理实验教学  传统的知识学习重视的是教给学生“是什么”，创客教育是让学生学会制造、分享、给予、学习、参与和改变。这些理念的实现归根到底需要创新课堂教学。对于高中物理实验教学，教师应依据学科教学目标和教学任务，设计一定的探究过程，让学生通过自主探究，开展课内、课外活动，成立电工小组、航模小组、无线电小组、摄影小组、气象小组、物理仪器制作小组、物理现象观察小组、修理仪器小组等[3]，将创新的想法变为现实，通过校内外举办的科技板报、杂志、物理科技小发明、物理知识和实验操作竞赛等[3]，在实践过程中体验创造学习。

创新教学评价，及时跟踪  创客教育理念下的教学评价有别于传统的以学生成绩为主的评价模式，鼓励教师和学生协同开展立体化的学习评价，强调评价方式多样化、评价主体多元化、评价数据全面化以及评价目标个性化[5]。及时跟踪了解每一位学生的学习过程，收集结果数据，开展以数据为基础的全面的、个性化评价。

4 创客教育理念下的高中物理实验教学案例：实验探究库仑定律教学设计

创客教育是一种新的教与学的方式，实验是学生掌握科学探究的主要手段和形式。笔者以“实验探究库仑定律”的教学为例，说明如何在实际教学中融入创客教育的理念和方法。库仑定律是电磁学的基本定律，学生通过库仑定律实验的学习，将力学与电学建立联系，学会用联系的观点和对比的方法学习电学知识。

实验引入  教师先将两条粘在桌面上的透明胶带快速拉起并靠近，两条透明胶带互相排斥;再分别用毛皮摩擦过的橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器，验电器张开一定的角度。教师利用仪器和自创小实验，通过动态的课堂给学生以视觉刺激，使学生学习兴趣提升，注意力集中。教师可以将这个过程录制成微课并用多媒体播放，让学生反复观看、思考问题，对课堂学习不再感到乏味，学习热情被激发。学生看到有意思的实验现象后，产生好奇，会提出许多问题：平常使用的透明胶带是怎样带电的？两条胶带排斥是因为带同种电荷吗？玻璃棒或者橡胶棒是如何给验电器带电的？验电器为什么会张开一定的角度？等等。教师引导学生通过实验现象解释排斥或者吸引实际上是因为有力的作用，这个力产生了他们看到的现象，带领他们积极参与讨论交流并得出结论：电荷之间存在相互作用力（引力或者斥力），产生的现象是电荷之间的相互作用引起的。

学生分组讨论  教师补充理想模型法的知识点，对比力学中学生熟悉的质点，提出点电荷的概念，同时提出问题：带电体之间的相互作用（引力和斥力）有多大？这个作用力与什么因素有关？考虑到学生回答問题的方式和结果是不一样的，这种讨论交流的方式是一种开放的思维训练，每一位学生都可以毫无压力地自由发挥，同时借助电子书包方便查阅相关的学习资料，为自己的问题寻找充足的支撑点。学生六人一组进行讨论交流，最后每组派一位代表发言，大家畅所欲言：有的说与空气湿度有关，有的说与带电体的体积和质量有关，有的说和带电体的电荷量有关，有的说和带电体的距离有关，等等。教师通过学生的汇报内容掌握他们的学习情况，引导学生得出：带电体之间的相互作用可能与带电体的电荷量和它们之间的距离有关系。

探究新知  教师因势利导，提供实验器材，讲解主要实验原理，让学生合作进行探究，借助电子书包提供的大量与本节实验相关的各种素材，寻找类似问题的解决方案进行参考，提高课堂学习效率。学生自己选择器材，通过各种方式使小球带电（将小球连在电路中，或者用手摇发电机给小球充电）：有的学生选择用烟盒里的铝纸自己制作小铝球;有的学生将两个小球挂起，通过一起摩擦橡胶棒给小球带电;还有的学生用铝片做实验，分别用铜丝、铁丝做导线给铝片充电。大家充分发挥想象，自己动手验证。利用控制变量法分别探究带电体之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小的关系。

教师引导、学生实践的教学方式渗透了创客理念，学生就是创造者。在这个创造过程中，学生思维清晰，有效掌握新知，对于自主学习后续任务有很大帮助。学生自学课本，教师总结讲述库仑的扭秤实验，让学生明白间接测量也是物理测量的一种方法。通过学生为主、教师为辅的主导思想总结得出库仑定律。学生独立完成电子书包的导学测试部分，自己对应答案找出问题。

教学评价  利用电子书包的评价功能可以让教师和学生相互了解，取长补短。教师根据每个学生掌握知识的情况，有针对性地设计题目进行指导，通过学生的反馈修改下一步的教学方案。学生通过教师针对性的训练，认识自己的错误，重新修改，巩固知识。

5 结语

专家张争光认为，创客教育与物理教学相融合需要营造创客文化氛围，加强创客教育师资建设，实施教学评价的创新。库仑定律实验教学与创客理念结合是一种新的尝试，而高中物理实验教学与创课理念的融合是一项长期的复杂工作，还需要进行大量学习和研究。

参考文献

[1]王佑镁，钱凯丽，华佳钰，郭静.触摸真实的学习：迈向一种新的创客教育文化：国内外创客教育研究述评[J].电化教育研究，2017，38（2）：34-43.

[2]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）：23-34.

[3]李新乡，张军朋.物理教学论[M].2版.北京：科学出版社，2009：254-277.

[4]杨刚.创客教育：我国创新教育发展的新路径[J].中国电化教育，2016（3）：8-13，20.

[5]陈青青.创客理念指导下的初中英语写作教学策略研究[J].中国电化教育，2017（12）：127-130.

[6]冯杰.高中物理探究实验及案例教学设计[M].北京：北京大学出版社，2011：180-184.

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