基于創客思維下初中物理“非常規”實驗課堂的探索

劉蕊清 黃葛鴻

摘? ?要：創客教育應回歸育人的本質，高科技的引入是為了讓創意更好的實現。“非常規”實驗教學在實驗器材和方法上不同于教材的實驗教學，能夠培養學生的思維能力，調動多學科知識。二者的目標包含學生的創造性思維能力的培養。現階段的課堂教學中，兩種課堂獨立進行，較少的學科融合顯得局限性。根據人教版“測量小燈泡的電功率”在教材的位置和學生能力養成的特點，嘗試將創客思維與實驗課堂相互融合，培養學生的高階思維——創新思維，探索初中物理課堂與創客思維相融合。

關鍵詞：創客教育;創客思維;“非常規”實驗;電功率;實驗教學

創客運動起源于美國，在全球也最具規模與影響力。我國中小學創客教育從現有的創客活動看，形勢較為單一，效果有限[ 1 ]。北京師范大學中國教育創新研究院院長劉堅認為，創客教育就是把人的創意變成現實，高科技產品只是一個工具，幫助創意更好實現而已。創意是創客教育的前提，創客教育一定要跟3D打印、機器人等各種高大上的設備掛鉤，其實這是個很大的誤區。 “非常規”物理實驗具有“廣泛性”和“生活性”的特點，是學生發揮主動性、自主性和創造性的基礎平臺[ 2 ]。在課堂的探究過程中，基于學生生活的場景開發出滿足學科教學要求的探究，能夠培養學生的思維能力和學習能力，培養學生的多學科知識綜合分析能力[ 3 ]。“測量小燈泡的電功率” 一節課具有較強的綜合性和實用性。將探究方向定為“LED燈與小燈泡的實用性對比”，定位為物理“非常規”實驗課堂與創客教育的思維初步融合。從學生的生活場景出發，在實驗課堂中，將創客思維結合至“非常規”實驗教學中，以期在“非常規”實驗教學中潛移默化培養學生的創新思維，提升學生素養。

1? 創設課前認知沖突，吸引學生注意力

師：將2.5 V的小燈泡和3V的LED分別接在2.5 V的電路中，你認為哪個的照明效果更好？

生猜想：①LED ;②小燈泡。

師：選擇LED的人很多。為比較兩種材料的照明效果，我們來看這個實驗。

演示實驗一：閉合亮度對比演示板開關（如圖1），數字電壓表上分別顯示用電器兩端電壓。旋轉電位器的旋鈕，調節兩端電壓均為2.5V。

師：大家比比看誰更亮？

生：小燈泡。

師：發光二極管既節能、亮度又高。但此時，為什么會出現這種現象呢？

生：LED的兩端實際電壓小于其額定電壓，并沒有正常發光，所以亮度較暗。小燈泡兩端實際電壓為2.5V等于額定電壓，小燈泡正常發光。發光二極管想更亮些，應該把電壓調節至3V，使其正常發光。

教師操作：旋轉電位器旋鈕使LED兩端的電壓為3V，LED正常發光。

生觀察：LED燈變更亮了。

分析：設計發光二極管的亮度比小燈泡的暗，實驗事實與生活經驗的沖突，激發學生的求知欲和吸引學生的注意力，培養學生實事求是的態度。實驗環節加深學生對額定功率和實際功率的理解，學會將用電器正常工作的觀念應用到生活中。同時課堂從學生的生活經驗為出發點，從生活場景走向物理課堂，引導學生從生活走向物理。

2? 創客思維引導，培養學生的創造性

師：由于小燈泡和LED的色溫不同，其亮度不好分辨。為了亮度比較更加客觀，能否用儀器比較其亮度？

生：可以使用測光儀，可是我們現在這邊沒有。

師：是否能設計一款儀器進行亮度的初步比較呢？

師：既然要對比亮度。我們需要尋找一種材料，能靈敏感受到不同的光照強度。例如溫敏電阻阻值受溫度的影響。大家知道有什么材料會受光照強度的影響嗎？

生：光敏電阻。

師：有何特性？

生：光照強度變化時，其電阻的阻值會發生變化。

師：這是一個光敏電阻，查閱資料可知其電阻大小隨光照強度的變大而變小。光敏電阻阻值的變化如何觀察？

生1：根據公式R=U/I可計算得出。

生2：在電壓一定時，根據電流表的大小，可直接比較光照強度。光強越大，電阻越小，電流越大。

師：將光照強度，轉化為電流的大小，屬于哪種科學的研究方法呢？

生：轉換法。

師：只有光敏電阻、電流表就可以了嗎？還需要其他什么器材？

生：電源、開關、導線。

師：光敏電阻、電源、電流表、開關、導線直接組合就可以制成一款儀器了嗎？

生：還需要進行參數的查閱和調整。

師：很好，經過查閱和調整，老師采用1節干電池、一個量程為10 mA的電流表、5506光敏電阻，設計了這么一款“簡易光強計”（如圖2），大家每張桌子上都有一臺。請找到電池盒上的光敏電阻，并閉合電池盒蓋上的開關，觀察毫安表指針的位置，觀察光強變化時毫安表讀數的變化情況。

分析：用電流表的示數大小進行電阻阻值大小的判斷，滲透實驗數據采集的轉換思想，鏈接生活。通過討論簡易光強計功能需要、原理設計和制造過程，滲透創客的基本環節和思路，經歷產品得出的思維過程。學生得出“簡易光強計”的實物后，養成良好的科學思維習慣，激發其對科學創新的興趣，逐步形成不斷創新的意識。

3? 升華“非常規”實驗課堂，提高實驗探究能力

（1）測量小燈泡的電功率

① 學生根據實驗原理設計電路圖并連接實物圖。

② 在實驗基本環節中增加將簡易光強計探頭放在小燈泡上方并記錄光強計電流示數。

③ 實驗中控制簡易光強計的感光探頭距離小燈泡的高度相同。

④ 測3組實驗數據，并將實驗數據記錄到表1中的①②③欄，用平板將學生實驗數據用希沃助手傳屏至白板上。

（2）測量發光二極管的額定電功率

① 將小燈泡替換成發光二極管，滑動變阻器換成1KΩ電位器。電源電壓為3V。

② 連接好電路調節電位器，測量1組實驗數據，并將實驗數據記錄到表1中的④一欄。根據實驗數據得出結論：兩者正常發光時，發光二極管亮度高，額定電功率小，即亮度高又節能。

分析：通過測量和對比小燈泡及發光二極管的額定電功率及亮度，掌握實驗器材的選擇并設計電路圖，提高實驗設計能力。通過測量額定電功率，觀察小燈泡和LED亮度，學會比較光強計電流大小，掌握毫安表的讀數，進行光照強度的對比。經歷基于實驗的探究和數據的分析可得出發光二極管既節能、亮度又高，體現物理服務于生活的理念。滲透控制變量的思想，了解新材料新技術對生活的影響，培養學生的節約能源意識。

4? 結語

創客教育與物理課堂的最終目標是提升學生的創新能力[ 4 ]，二者的融合實現初中物理課堂實驗教學方式創新。本節課將生活引入課堂，采用“非常規”的實驗課堂教學結合創客理念圍繞LED燈與小燈泡的實用性對比，分析了二者的亮度與耗電程度（電功率）。與“非常規”實驗課堂的區別在于啟發學生思考和創新、學會設計教具的思路，體驗設計教具所帶來的成就感，提升學生的創新能力。利用自制教具引入新課，通過比較亮度，讓學生加深理解實際電功率和額定電功率，明確用電器正常工作的重要性。全程滲透節能環保意識，以及新材料新技術帶來的科技影響力，讓學生感受物理的魅力。在課后，學生向我問及了LED的一些知識，提出了手機的感光元件，并嘗試用手機APP去探究兩燈的亮暗程度，培養學生主動應用身邊的事物解決具體問題的態度。

參考文獻：

[1] 羅誠，肖安慶.中小學創客教育的發展現狀、內涵與構建策略[J]. 中小學教師培訓，2016.（11）66-68.

[2] 張偉，郭玉英.論“非常規”物理實驗的教學地位[J].課程·教材·教法，2007，27（12）：51-55.

[3] 何鵬.STEAM課程作為傳統初中物理教學有益補充的實踐與思考[J].物理教學，2019，41（1）：51-54，65.

[4] 田爽，劉茂軍.中學物理探究實驗中融入創客教育的可行性研究[J].教學與管理，2019（3）：104-106.