創客教育與物理教學的有效融合

張爭光

摘 要 當前國內外創客及創客教育發展迅猛，國內越來越多的中學開始加入“創客行動”，實施“創客教育”，將培養學生創新意識和創造能力作為學生成長的終極目標。因此，創客教育與學科教學融合必將是下一輪基礎教育改革的大趨勢。本文對從創客、創客空間到創客教育的概念進行了梳理，并對創客教育對物理教學的影響進行了分析，最終對未來的物理教學改革提出了相關建議。

關鍵詞 創客教育 物理教學 創新意識

當今世界新科技革命和全球產業變革方興未艾，新技術突破加速帶動產業變革，并深度融合和廣泛滲透到人類社會的各個方面，成為重塑世界格局、創造人類未來的主導力量。2015年，國務院發布的《關于大力推進大眾創業萬眾創新若干政策措施的意見》明確要求理解積極推進大眾創業、萬眾創新的重要意義，并把創業精神培育和創業素質教育納入國民教育體系。隨著創客運動的興起，它將逐步走入中小學，改變學生的學習方式，減少標準化教學和應試教育對學生個性化發展帶來的傷害，用一種新的方法鼓勵創造和創新。物理作為中學科學領域中的一門重要課程，迫切需要我們思考如何將中學物理教學和創客運動有機結合起來，從而提高物理教學效率和學生的創新創造能力。

一、創客、創客空間、創客教育的概念

1.創客

創客來源于英文單詞“Maker”，是指出于自身興趣與愛好，努力把自己的各種創意變成現實的人。創客具有創新理念和自主創業精神，洋溢著一種積極樂觀的生活態度，渴望通過行動和實踐去發現現實問題和社會需求，并努力找到解決方案。2011年，美國人克里斯·安德森首次把創客定義為不以營利為目的，利用各種開源硬件，具備一定的知識含量和創新、實踐、共享、交流的意識，試圖通過技術把創意轉變為現實的人。同年，北京創客張浩首次將英文“Maker”翻譯成“創客”，從此中國創客運動拉開序幕。

2.創客空間

創客空間（Makerspace）指的是人們基于共同興趣，對科學、工程、技術、開源等進行交流合作，創造新事物的開放工作空間，如實驗室、車間和圖書館等。創客們通常可以在創客空間里共享知識和資源，并動手實踐，實現他們的創意。自從美國人Mitch Altman創建了世界上最早的創客空間Noisespace以來，目前世界上大概有2000多個創客空間，創客也超過50萬。在國內，上海的“新車間創客空間”、北京的“創客空間”和深圳的“柴火創客空間”都是達到幾千甚至上萬人的創客組織，廣州、杭州、南京、成都、西安等地的創客組織也正如雨后春筍般涌現。

3.校園創客空間

校園創客空間不同于社會中的創客空間，它專門為愛好動手、愛好制作的學生提供一個實現創意的活動和交流場所，可以是教室、實驗室和圖書館等。校園創客空間的根本出發點是服務教學，為教學提供更多的方法和途徑，同時對學生開闊思路及提升創造力有很大的幫助。國內中學校園創客空間比較有名是北京景山學校和浙江溫州中學，這些校園創客空間不僅僅教授理論，而且有動手的課程，鼓勵學生從事內心深處真正想做的事情。

4.創客教育

創客教育是指培養學生創新創業所需要的知識、視野、能力和意志品質等方面的教育活動、課程和環境的總和。創客教育被評為2015年科技影響教育發展的十件大事之一，我們可以相信未來幾年創客教育將加速走進我國中小學校園。我國一些發達地區教育部門對于創客教育給出了明確的發展要求，比如珠海市要求到2018年50%以上的中小學都要開展創客教育。中小學開展的創客教育并不是少數人參與的科技活動，而應該是讓每一個學生有機會參與，讓他們在物化知識的活動中學習成長的教學活動。創客教育將會使得所有學生真實地接觸社會實踐，實現“學校即社會，教學即生活”的教育愿景。毫無疑問，創客教育已經成為我國推動基礎教育改革、培養科技創新人才的重要舉措。

二、創客教育對傳統物理教學的挑戰

1.對學生學習方式的挑戰

在物理教學中開展創客教育的核心是激發學生的創造興趣，轉變學習方式，推動物理學科與其他學科之間的交流，促進知識創新，發展他們的創造力。轉變學生的學習方式是推動中學創客教育發展的重要途徑，也是促進學生全面發展的需要。中學物理教學亟須把傳統的僵化的學習方式轉化為發現學習和研究性學習，培養中學生關注生活、社會和科技的意識，體會物理學的社會服務功能。這種強調學習動機、實踐體驗、團隊協作和及時反饋的學習方式，要求學生自己發現問題和解決問題，定位于提升自身創造力、實現自我價值。例如在美國采用fab@school試點項目的一所學校里，幾名學生根據全世界四分之一人口還生活在沒電的世界里的現狀提出問題，進行設計、測試和制作他們的塑料風力發電機，并在整個制作的過程中了解動能、電流、傳動比和轉數等抽象的物理概念。當然，教師的教學理念、教學設計、教學資源和學校文化都有可能是制約學生學習方式轉變的因素，因此為了促進學生適應“基于創造的學習”，學習方式的轉變必須與創客空間、創客教師等因素協調統一進行。

2.對教師身份地位的挑戰

隨著創客空間的普及，創客精神越來越引起教師的共鳴和思考。創客教育強調以學生為中心，鼓勵創新意識和創新精神，也提倡相對自由的學習空間，這和物理課程標準所倡導的教學理念是一致的。教師是課堂的組織者和指導者，同時也是和學生一樣的學習者。課堂的教學設計基于教師對學生知識水平和個人能力的把握，也基于教師個人的創造水平和教學經驗。創客教育倡導讓學生提出問題并運用自己的創造力解決問題，因此對教師提出了更高的要求。這些教師應該是具備較強創新精神和實踐能力的教師，是一批喜歡創意文化并且愛好自制教具和鉆研新技術裝備，將創新的實驗方法和自制教具應用于物理教學實踐，充分體現“做中學”實踐教學理念的教育創客。例如深圳福田中學的趙曉東老師在課堂上講了自己在全省創新比賽上看到的球形飛行器，同學們感到非常有趣。緊接著趙老師介紹了球形飛行器的創意、形狀和原理。最后他激勵學生說：“飛在空中的球很有創意，同學們有什么新穎的想法？”該班的林若玫同學腦海的靈感迸發：“做一個潛水球，在球形空間完成360度旋轉，可以為水下作業提供幫助。”她在課堂上完成創作構思，并畫了簡單的草圖。經過查閱有關潛水球的信息，發現國內學生沒有類似發明，國外也很少，林若玫的想法得到了趙老師的肯定。在老師的幫助下，她利用潛艇原理，把水吸入球體，通過增加重量達到下沉目的，在解決了設備密封、轉向等難題后，制作出較為完善的球形水下作業系統，榮獲第三十屆廣東省青少年科技創新大賽金獎。可見，只有像趙老師這樣具有創新意識的教師才有可能開展基于物理課堂的創造性教學活動。

3.對傳統物理實驗教學的挑戰

物理學是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學。概念的形成、規律的發現和理論的建立，都是以嚴格的物理實驗為基礎，強調以實驗結果以及生產生活實踐活動來檢驗其科學性。傳統的物理實驗教學中只強調共性發展而忽視個性發展，大部分實驗教學仍受相應的理論教學內容與教學進程的約束。實驗方式大多由教師上課時統一詳細講解，學生則按教師的要求或者按照固定實驗步驟，按部就班的順利完成實驗操作。這使得學生不用思考實驗的設計思路和方案的擬定，只是被動地接受教育，不利于學生創新精神和實踐能力的培養。因此，提供充足的自主實踐時間和良好的實踐環境必然成為物理實驗教學改革的重要內容。實踐環境應當可以滿足創客教育的硬件設備需求，除物理實驗器材外，還應包括全面覆蓋的無線網絡、3D打印機、雕刻機、移動終端以及不同產品制造的原材料等。學生可以獨立或與人合作，自主選題、設計實驗方案、查閱相關文獻資料，綜合多方面的知識和技能，自行分析、設計和完成實驗，制造出自己滿意的科技產品。創新絕非是簡單的作品復制或重現，創意產品化、實物化的過程蘊含著學生創新能力和實踐能力的快速提升。

三、創客教育與物理教學融合的建議

1.營造創客文化氛圍

優質的校園創客空間不在于空間的大小和創客人數的多少，而是要營造創新、實踐、交流和分享的創客文化氛圍。校園創客教育要充分利用學校的物理實驗室、圖書館等空間，核心并非教學生創業，而是讓學生在活動中靈活掌握科學知識，提升創造能力。通過將生活實際情景融入物理教學當中，有利于學生理解科學、技術和藝術等領域的抽象概念，更有利于培養學生的創新能力、設計能力和動手實踐解決問題的能力。讓創客種子在教學中開始萌芽，不斷鼓勵和培養他們運用所學的物理知識和其他學科的知識解決現實問題，在做中學，在學中做，實現自己一個個新穎獨特的想法，做出帶有自己創意的科技作品。

2.加強創客教育師資建設

把創客教育融入中學物理教學之中，需要教師不但在教學理念和教學方法上加以調整，而且要不斷學習很多領域的知識，包括人工智能、物聯網技術、3D打印技術等。中學物理教師一般都具有豐富的教學經驗和嫻熟的教學技能，但是在技術應用和技巧傳授上卻不能像社會創客那樣運用自如。因此，教育行政部門應通過加大科研經費投入和教師培訓等，選拔優秀師資和有潛力的年輕教師進行培養。除此之外，相關扶持政策的鼓勵也是必不可少的，還需要得到高校的配合、企業的幫助和家長的關注。

3.實施教學評價的創新

創客教育下的物理教學是學生根據自身條件與興趣來選擇學習，真正實現了學習的自主性和選擇性，完全符合新課程標準的要求，真正做到以培養學生的科學素質為最終目標。但是這種寬松狀態下的教育如何保證學習的質量和效率，對教師和學生都應有與傳統教學不同的要求。在這種情況下，如何明確考試分數和動手能力之間的關系？如何評價學生學習的質量？如何確定學習的效率？這都是需要進一步思考的問題。

參考文獻

[1] 鄭燕林，李盧一.技術支持的基于創造的學習——美國中小學創客教育的內涵、特征與實施路徑[J].開放教育，2014（6）.

[2] 楊現民，李冀紅.創客教育的價值潛能及爭議[J].現代遠程教育研究，2015（2）.

【責任編輯 郭振玲】