初中物理課堂教學(xué)創(chuàng)客教育的融入

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摘要：近年，創(chuàng)客活動在全世界各地快速興起發(fā)展，越來越多的學(xué)校開始創(chuàng)辦創(chuàng)客課程。素質(zhì)教育是“以學(xué)生為主體”的教育，創(chuàng)客教育“在做中學(xué)”的理念正是與之相符。如何將創(chuàng)客教育理念融入物理課堂教學(xué)是一個值得研究的課題。運用3D設(shè)計技術(shù)，討論了在初中物理教學(xué)中開展創(chuàng)客教育的策略和實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育；物理教學(xué)；3D設(shè)計

“創(chuàng)客運動”可以理解為通過“互聯(lián)網(wǎng)+DIY”，借助3D打印技術(shù)和各種開源硬件（例如Arduino）等，將想法轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實的一種活動?？啥ㄖ苹莿?chuàng)客運動的主題，在這場活動中人們創(chuàng)新思維所碰撞出來的火花將推動著人們思維與動手能力不斷前進[1]?！皠?chuàng)客”既是指一群熱愛創(chuàng)新創(chuàng)作并樂于分享互助的人，也是一種具有創(chuàng)新性、創(chuàng)造性、共享性的學(xué)習方式。性別、年齡和職業(yè)都不會成為創(chuàng)客的障礙，只要你有創(chuàng)意的想法，愿意通過努力不斷學(xué)習、嘗試將想法變成現(xiàn)實，與他人分享交流，你就是創(chuàng)客[2]。隨著網(wǎng)絡(luò)科技的快速發(fā)展，創(chuàng)新創(chuàng)作已不再只屬于專家學(xué)者們。國內(nèi)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的提出與推進，促進了創(chuàng)客運動的興起和發(fā)展，進而掀起了創(chuàng)新熱潮。在這個科學(xué)技術(shù)不斷進步。教學(xué)理念不斷更新的時代，人們對形式多樣的優(yōu)質(zhì)教育的需求愈發(fā)強烈，在這樣的背景下，創(chuàng)客教育應(yīng)運而生[3]。創(chuàng)客教育是在遵循教育規(guī)律下體現(xiàn)創(chuàng)客精神的一種教育形式。創(chuàng)客教育不是興趣科普教育，而是傳統(tǒng)學(xué)科教育的增補，是平民化的創(chuàng)意活動。創(chuàng)客教育鼓勵學(xué)生“在創(chuàng)造中學(xué)”，融合不同學(xué)科的知識與技能，做到將知識實際應(yīng)用，貫穿課堂教學(xué)。從這個意義上講，創(chuàng)客教育并不是傳統(tǒng)意義上的“第二課堂”，也不是為比賽而設(shè)的新課程，而是一種符合當代創(chuàng)新思想的教育教學(xué)模式[4]。

一、在初中物理教學(xué)中開展創(chuàng)客教育的策略

（一）創(chuàng)客教師的培養(yǎng)創(chuàng)客教育需要綜合素質(zhì)能力強，能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、指導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)客活動的專業(yè)教師。然而現(xiàn)在創(chuàng)客教育的狀況是創(chuàng)客教育師資匱乏，大多數(shù)一線教師甚至沒有聽說過創(chuàng)客教育，那在這樣的形勢下怎樣快速發(fā)展一支專業(yè)的創(chuàng)客教師隊伍，是開展創(chuàng)客教育的關(guān)鍵[5]。（1）善于發(fā)掘校內(nèi)物理教師。大多數(shù)人認為信息技術(shù)和綜合實踐科目教師是目前校內(nèi)發(fā)展創(chuàng)客教師的最優(yōu)人選，其次才是物理等學(xué)科教師。事實上，創(chuàng)客教育與物理學(xué)科教學(xué)上有很多的關(guān)聯(lián)，物理教師的實驗操作技能、動手能力、專業(yè)知識都是成為創(chuàng)客教師的潛在優(yōu)勢。物理教師專業(yè)化學(xué)習涉及編程、電學(xué)、力學(xué)等，都為物理教師掌握專業(yè)的創(chuàng)客技術(shù)（3D打印、開源硬件、激光雕刻等）提供了知識基礎(chǔ)。發(fā)掘校內(nèi)物理教師就要激發(fā)教師學(xué)習這些技術(shù)的興趣，對于教師而言能夠運用3D打印技術(shù)制作物理實驗教具、模型等，通過這些技術(shù)對自身教學(xué)進行創(chuàng)新改進，既提高教學(xué)效率也將這些技術(shù)帶進課堂帶給學(xué)生。只有教師樂于創(chuàng)新敢于創(chuàng)新，才能在教學(xué)中將創(chuàng)新、創(chuàng)客理念傳播給學(xué)生。（2）實施“走出去，請進來”策略?！白叱鋈ァ敝附處熥叱鲎陨淼膶W(xué)習圈子，例如多到高?；蚱髽I(yè)學(xué)習先進的創(chuàng)客技術(shù)和教學(xué)方法；多參加此類競賽，參加比賽既是對自己教學(xué)成果的檢驗，也是一個不斷學(xué)習完善教學(xué)的手段。在參加比賽的過程中，激發(fā)自己的創(chuàng)新思維，學(xué)習他人的先進思想?！罢堖M來”指邀請專業(yè)技術(shù)人員、高校教師或?qū)I(yè)創(chuàng)客人員來上課，交流，合作學(xué)習，讓更多的教師有學(xué)習創(chuàng)客技能的機會和動手實踐、教學(xué)的平臺。（3）加強創(chuàng)客技能訓(xùn)練。教師開展創(chuàng)客教育，需要掌握一定的創(chuàng)客技能。對于物理教師而言，主要掌握三維建模和打印技術(shù)，激光雕刻與切割技術(shù)，Arduino控制技術(shù)。三維建模和打印技術(shù)使用三維設(shè)計軟件進行實體建模，然后在課堂上使用3D打印機輸出我們的設(shè)計造型。此項技術(shù)特別適用于物理教具的設(shè)計。激光雕刻與切割技術(shù)主要采用激光雕刻機，在物體表面蝕刻所要設(shè)計的圖案或切割一些簡單零件。Arduino是一個支持多功能物理計算的平臺，其包括一個核心板及其外圍模塊。Arduino可以幫助學(xué)生探索各類電子模塊的功能，例如光電開關(guān)、按鈕、繼電器等，有利于擴展學(xué)生的電學(xué)知識。

（二）創(chuàng)新初中物理教具設(shè)計楊現(xiàn)民[6]考慮到我國課程的可實施性，建議多采用一科主導(dǎo)的統(tǒng)整型課程設(shè)計形式，即以某個學(xué)科（例如物理）為主體，有機融合其他學(xué)科知識。物理是一門發(fā)現(xiàn)和總結(jié)自然規(guī)律的學(xué)科，它綜合性強，同時又與數(shù)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系。物理教學(xué)多以實驗探究為主，而創(chuàng)客教育的“在做中學(xué)”更加符合素質(zhì)教育的要求，也更能體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習過程中的主體性。因此，創(chuàng)客教育與物理學(xué)科的融合開展是一種具有可行性的新型教學(xué)方式。在講授《自由落體運動》時，根據(jù)傳統(tǒng)物理教學(xué)，教師通過講解公式、知識點等進行課堂教學(xué)，再結(jié)合相關(guān)習題進行鞏固。而對于創(chuàng)客式教育，教師則會鼓勵學(xué)生在學(xué)習過程中多動手操作，讓學(xué)生帶著興趣、意愿進行學(xué)習。這時，教師可以通過3D打印技術(shù)自制伽利略軌道教具，如此一來，不僅將“創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實”的創(chuàng)新理念帶給學(xué)生，通過實物的展示也更加激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，而3D打印的可定制性也為教學(xué)提供更多的可能性，讓教學(xué)更靈活。老師也可以讓學(xué)生在課后制作一把反應(yīng)尺并在課堂上展示，與老師同學(xué)分享制作過程的心得和尺子刻度的計算方法，如此，既體現(xiàn)了“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，也引導(dǎo)了學(xué)生將所學(xué)知識實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的同時鞏固了所學(xué)知識。在講授一些抽象復(fù)雜的概念時，創(chuàng)客教育的教學(xué)效果尤其顯著。例如初三物理第14章《內(nèi)能的應(yīng)用》涉及蒸汽機的結(jié)構(gòu)和工作原理等知識，這些知識對于初中學(xué)生而言，比較抽象難懂。在本章的教學(xué)中，可以運用3D建模軟件Autodesk123DDesign制作蒸汽機的模型（如圖所示）。在課堂上展示實物，向?qū)W生介紹蒸汽機的曲柄連桿結(jié)構(gòu)，講解這個結(jié)構(gòu)是如何將桿的直線運動轉(zhuǎn)換為飛輪的圓周運動，進而得出蒸汽機是將蒸汽能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的動力裝置。3D打印自制教具，既為老師帶來便利，能更加“隨心所欲”根據(jù)自身的課堂要求制作相應(yīng)教具，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，在物理教學(xué)的同時帶給學(xué)生3D打印的創(chuàng)客技能。

二、結(jié)束語

創(chuàng)客教育，不僅僅只是科普教育，更應(yīng)該是更多的應(yīng)用落地，融合課程教學(xué)才是創(chuàng)客教育存在的真正意義。根據(jù)對教師、家長和學(xué)生的初步調(diào)查，目前創(chuàng)客教育在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用還處于初步階段，應(yīng)該加大創(chuàng)客教育在教學(xué)應(yīng)用上的宣傳與推廣。只有培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維創(chuàng)客精神的老師，才能在初中物理學(xué)科教學(xué)上加入創(chuàng)客的元素、融入創(chuàng)新的思維，促進學(xué)科教學(xué)與創(chuàng)客教育融合，提高課堂的教學(xué)效率。

參考文獻：

[1]劉蕊清,黃葛鴻.基于創(chuàng)客思維下初中物理“非常規(guī)”實驗課堂的探索——以人教版“測量小燈泡的電功率”為例[J].中學(xué)理科園地,2020,16(3):29-30.

[2]田曉龍.關(guān)于創(chuàng)客教育與初中物理教學(xué)相融合的思考[J].學(xué)周刊,2020(19):83-84.

[3]陳海深.創(chuàng)客教育視域下物理實驗資源的開發(fā)與實踐[J].物理教師,2020,41(05):50-54.

[4]黃錦波.基于創(chuàng)客式教育理念的初中物理教學(xué)實踐[J].教育信息技術(shù),2020(Z1):154-157.

[5]陳銀芝,彭明河.基于創(chuàng)客教育的初高中物理銜接[J].湖南中學(xué)物理,2020,35(1):67-68.

[6]楊現(xiàn)民.建設(shè)創(chuàng)客課程:“創(chuàng)課”的內(nèi)涵、特征及設(shè)計框架[J].遠程教育雜志,2016,35(3):3-14.

作者：鄭曉君 鄭譽煌 單位：廣東第二師范學(xué)院物理與信息工程系