創客教育理念下的物理教學模式探究

余憲澤

摘要：物理教學擔負著學生科學實踐精神和能力的培養，傳統教學模式下學生創新能力沒有得到有效的發展.本文聚焦物理課堂教學，從創客教育的理念視角重塑物理課堂教學過程，提出了M-P教學模式，該模式由情懷故事引入、簡單任務模仿、知識要點講解、擴展學習任務、協同學習任務、小組成果分享環節構成，M-P模式豐富了學生的情感世界，提升了解決問題的能力，促進了創新能力的發展，對物理教學具有一定的借鑒作用.

關鍵詞：創客教育；物理；M-P教學模式

1問題提出

隨著新課程、新高考改革的不斷推進深入，物理學科對人才發展的支撐作用發生巨大變化.《普通高中物理新課程標準》對高中物理的課程性質或者說人才培養要求進行了明確規定，其中關于“增強創新意識和實踐能力”[1]尤為醒目，這與新時期國家所倡導的“大眾創業、萬眾創新”是一脈相承的.然而，現實高中物理教學中，學生的物理學科的實踐能力不容樂觀，學生對物理學科的認識僅僅局限于“實驗”和“做題”，提升學生物理學科素養的方法似乎窄化為“題海戰術”，所以學生創新意識和能力不強自然也就在情理之中.

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”.古人對創新型人才的培養已經有清晰的思路，放到物理學科概括起來就是除了重視課本學習、試題訓練，更要重視在實踐中學習，即在“做中學”.動手是一種能力，更是一種學習的過程.物理學科作為與生活緊密關聯的基礎學科，其本身就強調動手學習，強調“做中學”是物理學科內涵的體現，也是實現物理課程性質的必然要求.

2創客教育及其理念

21創客教育

創客教育是創客文化與教育的結合，基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育[2].創客教育是“知識創造”取向學習理論的體現，可以在一定程度上解決學習的“知識傳承”隱喻帶來的困擾，反映了人類學習從知識傳承到知識創造的訴求[3].

22創客教育理念

創客教育背后蘊含著豐富的教育理念，其中最突出的是美國實用主義教育家杜威提出的“做中學”（Learning By Doing）的思想.“做中學”也就是“從活動中學”、“從真實體驗中學”，將所學知識與生活聯系起來，知行合一[4].除了“做中學”，快樂教育也是創客教育背后的重要理念.創客教育既是“做中學”，也是“做中玩”.當然STEAM教育也是創客教育的理論基礎，創客教育為STEAM教育的實現提供了環境、平臺和過程.

創客教育理念進一步重申了“做中學”和“快樂學習”的重要性，其在物理教學方面具有實現意義.從宏觀上看，它為物理課程教學目標的實現提供了切實可行的實施路徑，在創客教育火熱的大背景下，物理學科教學有望借力創客教育發展在“做中學”和“做中玩”實現.

221必要性

物理學科教學不僅需要“紙上練兵”，需要操作實驗，更要應用知識進行創造.物理知識能夠被用出來，而且成為真實作品，甚至可以改善我們的生活，這本來就是物理教學的目的和意義.

如果物理教學僅僅偏向于理論學習，導致學生所掌握的是沒有內涵和情感的知識，不利于學生科學素養的形成.創客教育可以極大改善這一現狀，它將知識學習和知識應用統整在一起，采用項目式學習將知識建構融合在活動項目實現之中，有助于提升學生的實踐能力和創新意識.

222可行性

創客教育理念在物理教學中應用的可行性邏輯源于對STEAM教育的思考.STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engine）、藝術（Art）與數學（Mathematics）的簡稱[5]，而現實生活中物理學是科學的重要內容，是技術和工程的核心理論基礎，與數學更是一家親.物理在STEAM教育中占有重要角色，而創客教育又是STEAM教育的實現形式，因此將創客教育的理念應用于物理學科教學是可行的，也是有意義的.

3創客教育理念下的物理教學模式

在創客教育理念的指導下，結合高中物理學習特點以及新課程標準對協作學習、知識學習、創新能力培養的要求，本文構建了創客教育理念下的物理教學模式，簡稱M-P教學模式（M代表Maker educaiton，P代表Physics），如圖 1所示.

31模式的內涵

M-P教學模式在結構上由六個環節構成，分別是情懷故事引入、簡單任務模仿、知識要點講解、擴展學習任務、協同學習任務、小組成果分享.該模式與傳統物理教學模式有極大的不同，其知識的學習是依賴于完成動手作品的需要，動手制作作品既是知識需求的動力來源，同時又是深化知識的重要途徑，“簡單任務模仿”與“擴展學習任務”扮演了這樣的角色.教育是需要講情懷的，為什么講情懷，而不沿用傳統的“創設情境”，這是因為教育所面對的是活生生的人，從人性角度來看，體現了對人情感需求的尊重；從學習的角度來看，賦予情感的學習過程更能吸引學生更多投入.而“創設情境”則體現在知識層面，架起新舊知識的連接.“協作”與“分享”是創客教育的核心要素，同時也是物理教學的價值追求.在協作共贏中完成作品創作，在成果分享中實現智慧碰撞.

32模式的過程

321情懷故事引入

教學目的不僅在于傳授知識，同時具有文化和價值傳承的功能.情懷故事引入是一種將情感融入情境創設，但卻比情境創設更富人情味的一種教學方式.它將學習內容與世間情感聯系在一起，譬如親情、友情等，觸動學生的心弦，激發學習興趣.《傳感器》是高中物理選修模塊3-2的內容，課標要求學生知道“信號間轉換”與“傳感器原理”，了解傳感器應用.本節課，教師營造這樣的一個情感主題：南方夏天天氣變幻莫測，媽媽晾曬的衣服經常因突如其來的暴雨淋濕，工作勞累回家后還要重新清洗衣服，如何減輕媽媽的負擔，讓媽媽能夠輕松點，讓同學們出謀劃策，能不能設計出好的工具.endprint

322簡單任務模仿

簡單任務模仿可以讓學生通過動手知道“這是什么”，通過感官刺激建立初步印象，激發知識學習的動力.簡單任務模仿要把握好“簡單”、“模仿”二詞，要讓學生能夠迅速上手，不能遇到太大的動手操作障礙（當然可以出現知識理解上的障礙），同時也是節省時間的需要，另外教師的示范很重要，關鍵細節的展示務必清晰可辨別.學生在模仿的過程中會產生很多疑問，教師不必過多解釋，讓學生保持期待的心情為知識要點學習做好鋪墊.在《傳感器》一節，教師可以設計利用雨滴傳感器來提醒道路濕滑的簡單任務，所需材料為Arduino主控板、雨滴傳感器、蜂鳴器.這個小作品有這樣的功能，當傳感器上有水滴時，蜂鳴器報警，提醒路人小心；當傳感器沒有水時，蜂鳴器不工作.

323知識要點講解

當完成了簡單任務后，學生有很多疑惑，也會思考其中的原理，對新知識的學習熱情異常高漲.“不憤不啟，不悱不發”，此時教師則需要根據匯總起來的學生疑惑進行新知識的講解，學生在明白簡單任務原理的過程中也就掌握了知識的學習.依然是《傳感器》中的雨滴傳感器，教師引導學生觀察傳感器的構造，并結合雨水的特性，研究發現傳感器面板上交織著兩個電極，平常類似于斷開的狀態，當有雨水時相當于閉合的狀態，電路導通，蜂鳴器響.

324擴展學習任務

對學生而言，應用新知是他們最有成就感的時刻.通過前面的知識學習學生對新知識已經有較深入的認識，并且利用所學知識來解決課前教師提出的問題心情十分急切.教師可以與學生一起頭腦風暴，利用思維導圖工具對目標作品的可行性和實施路徑進行詳盡分析，以明確下一步協同學習的思路.情懷故事引入環節要求學生設計一個下雨天所晾曬衣服不被淋濕的工具，很容易想到這個工具是一個智能晾衣架.通過簡單任務模仿，學生對智能晾衣架的原理不再陌生，下雨的時候，衣架能自動收回，將衣服置于室內；雨過天晴后，又把衣服推到室外.然而“知道是什么”與“如何實現”之間有巨大的鴻溝，

創客教育理念認為只有將想法做出來了，實現了才算是達到目標.接下來需要學生通過小組協作，在教師提供的材料下實現想法向作品的轉化.

325協同學習任務

擴展的學習任務是一個綜合的、復雜的、多知識應用的項目，一般需要學生通過協作才能完成.協作的過程伴隨著討論、思辨、分工、動手、嘗試以及其他各種困難，學習小組通過這種歷練加深了新知識的理解，提升了知識應用能力，更獲得了一系列有關問題解決的優秀品質.“智能晾衣架”的制作是一個工程問題，其中涉及雨滴傳感器原理、電動驅動裝置、機械結構設計等問題，涉及物理學知識的多個方面，需要學生結合實際需求以及已知材料進行合理化設計，分工協作，模塊化實施，最終匯聚成成品.

326小組成果分享

創客教育注重成果分享，物理教學同樣需要分享來激發學習的成就感.成果分享以小組的形式來實施，小組成員圍繞作品的原理、設計、實現等方面進行解說，在此期間，班級其他同學對作品進行提問.通過不同觀點的交鋒，學生進一步加深了對新知識的理解.當所有小組展示結束后，小組作品擺放在講臺，供全班同學投票，選出最切合實際需求、實用性強、制造工藝簡單、成本最低的作品.

4結束語

本文介紹了創客教育理念下的適用于物理教學的M-P教學模式，該教學模式從全新的角度重構了物理教學過程，將知識的學習融入到作品設計制作過程中，通過“做中學”、“快樂學習”來掌握基本知識和基本技能，豐富了學生的情感世界，提升了解決問題的能力，對物理教學具有一定的借鑒作用.

參考文獻：

[1]廖伯琴， 張大昌. 普通高中物理課程標準（實驗）解讀[M]. 湖北教育出版社， 2004.

[2]梁森山.中國創客教育藍皮書[M].人民郵電出版社，2016.10.

[3]吳向東.創客教育：從知識傳承到知識創造[J].中小學信息技術教育，2015（7）：16-18.

[4]楊現民， 李冀紅. 創客教育的價值潛能及其爭議[J]. 現代遠程教育研究， 2015（2）：94-96.

[5]Sochacka N W， Guyotte K W， Walther J. Learning Together： A Collaborative Autoethnographic Exploration of STEAM （STEM + the Arts） Education[J]. Journal of Engineering Education， 2016， 105（1）：15-42.endprint