基于創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的科創(chuàng)社團(tuán)教學(xué)實(shí)踐研究

李敏華

摘 要：創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。近幾年，在科創(chuàng)社團(tuán)的教學(xué)實(shí)踐中，筆者確定了社團(tuán)的建設(shè)方向，在社團(tuán)前中后期建設(shè)中，讓學(xué)生通過模仿學(xué)習(xí)、以賽促學(xué)、交流分享等各種方式，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并取得不錯的成效。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新思維;科創(chuàng)社團(tuán);教學(xué)實(shí)踐

創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。那么，科技社團(tuán)作為學(xué)校課程的一個重要補(bǔ)充。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力呢？對此，近幾年，筆者在科創(chuàng)社團(tuán)中，不斷地去探索和嘗試。本文將從Arduino+3D打印社團(tuán)的建設(shè)中，談?wù)勅绾卧谏鐖F(tuán)中對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力進(jìn)行培養(yǎng)。

一、確定社團(tuán)建設(shè)的方向

近年來，隨著開源軟硬件的普及，筆者學(xué)校選擇了建立以Arduino+3D打印為特色的科創(chuàng)社團(tuán)。Arduino作為一款開源電子原型平臺，有較強(qiáng)的易用性和拓展性，具有重量輕、體積小的特點(diǎn)。并且通過自帶的I/0接口和拓展板，可以與各種傳感器、藍(lán)牙、電子元件等相連。通過讓學(xué)生學(xué)習(xí)Mixly開源圖形化編程軟件，用直觀的圖形化積木堆疊的方式，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)程序?qū)τ布目刂?，把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。再結(jié)合3D打印，給不同的作品設(shè)計(jì)外觀造型。兩個項(xiàng)目的結(jié)合教育，有利于激發(fā)學(xué)生的積極性和參與熱情，把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

二、社團(tuán)的初期建設(shè)——模仿學(xué)習(xí)，熟悉電子元件

一開始，學(xué)生對軟硬件都不熟悉。在課程設(shè)置中，筆者以實(shí)例為主線，讓學(xué)生熟悉編程軟件，同時了解不同傳感器、電子元件。例如：在學(xué)習(xí)三色LED燈模塊中，先讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)點(diǎn)亮一個LED燈，到兩個，再到調(diào)整紅、綠、藍(lán)三種光線的數(shù)值，混合出不同的顏色。模仿學(xué)習(xí)完之后，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)適當(dāng)增加不同的難度，讓學(xué)生進(jìn)行思維碰撞。燈光可以與什么傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)什么效果，在哪些場合使用過？學(xué)生會聯(lián)想到教學(xué)樓的可控?zé)艄狻⑹謾C(jī)燈光不使用幾秒鐘后會自動黑屏、路邊白天不亮晚上亮的燈光等等。教師再引導(dǎo)學(xué)生加入聲控模塊、光線傳感器、旋鈕模塊等。通過新的任務(wù)和問題情境的呈現(xiàn)，讓學(xué)生逐漸產(chǎn)生模仿遷移效果。表現(xiàn)出一種創(chuàng)新性的模仿學(xué)習(xí)。初期教師通過加強(qiáng)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)，從實(shí)例出發(fā)，鼓勵聯(lián)想生活，讓他們在模仿中產(chǎn)生想法，使他們意識到原來創(chuàng)新不難，生活的便利離不開科技，生活的便利需要他們腦洞大開。

三、社團(tuán)的中期建設(shè)——以賽促學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

每年市、區(qū)、學(xué)校都會舉辦不同的發(fā)明創(chuàng)造比賽。筆者會以此為契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作屬于自己的作品，讓學(xué)生學(xué)有所成，增強(qiáng)成就感。

首先，了解比賽規(guī)則，欣賞往年不同的優(yōu)秀作品。鼓勵學(xué)生說出作品中所用到的傳感器，讓學(xué)生進(jìn)行分析、講解。學(xué)生不清楚的地方，教師再進(jìn)行補(bǔ)充，讓學(xué)生感受到原來原理很簡單，他們都可以做到。在欣賞優(yōu)秀作品過程中，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。例如：疫情當(dāng)下，學(xué)生看到學(xué)校每個洗手間里都提供了洗手液，但是有太多學(xué)生頻繁接觸洗手液，加之洗手液會因?yàn)槁懵对谕饷婊蛘咛柕拈L期暴曬而失去殺菌效果，所以學(xué)生想到制作一個免接觸洗手液，通過3D打印外觀，超聲波傳感器測距，控制兩個舵機(jī)實(shí)現(xiàn)免接觸。原理很簡單，但是讓我們的日常生活更方便。

然后，引導(dǎo)學(xué)生以組為單位，討論選題。愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！笨梢?，一個優(yōu)秀選題決定著發(fā)明創(chuàng)造的方向和目標(biāo)。筆者會啟發(fā)學(xué)生在生活、學(xué)習(xí)中去尋找。例如：使用這些傳感器可以方便大家的生活、學(xué)習(xí)，可以糾正日常中的一些不良習(xí)慣，等等。圍繞日常的需求，跳出局限，打破慣性思維，提出各種點(diǎn)子。讓學(xué)生善于觀察生活、樂于創(chuàng)新思考。

例如：有學(xué)生提出，手骨折時，受傷部位是不可以濕水或有過多水蒸氣進(jìn)入的，同時還要保證溫度不能過高，否則傷口就容易發(fā)炎。因此，通過討論制作了石膏溫濕度提醒器，作品能敏銳地檢測到當(dāng)前環(huán)境的溫濕度情況，并在溫度或濕度過高的情況下報警提醒。有學(xué)生留意到學(xué)校的人工湖存在安全隱患，他們想到制作一個防跨欄提醒器。通過紅外傳感器來檢測是否有人靠近危險地帶，當(dāng)檢測到有人靠近時，蜂鳴器發(fā)出響聲提醒當(dāng)事人，同時還能把“有人跨欄了”的信息發(fā)送到保安的手機(jī)里。

創(chuàng)意的產(chǎn)生通常來源于積累和身邊的觀察。因此，在平時教學(xué)中，筆者會訓(xùn)練學(xué)生留心觀察，養(yǎng)成愛觀察的習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)生活中熟悉的事物有什么不方便、不合理的地方就記下來、提出來。同時，對于學(xué)生提出的選題，教師不輕易否定，與學(xué)生反復(fù)推敲溝通。當(dāng)學(xué)生的思路受阻時，當(dāng)學(xué)生的方案難以實(shí)施時，當(dāng)學(xué)生的結(jié)論不能確定或有問題時，教師要進(jìn)行適時的點(diǎn)撥和啟發(fā)。例如：學(xué)生發(fā)明了聾啞人智能說話手套，只要戴上手套，用自己的大拇指，依次連接其他四個手指，就能實(shí)現(xiàn)“說話”功能。在制作時，筆者給學(xué)生提出建議，表示現(xiàn)在的手套還存在語句量比較少等缺點(diǎn)，僅能限于一個場景的實(shí)用。學(xué)生就想到可利用手機(jī)藍(lán)牙連接網(wǎng)絡(luò)，錄入更多的場景，然后用手套切換場景，表達(dá)出來，讓聾啞人能表達(dá)更多的話語，豐富了手套的功能。

最后，教師將學(xué)生的作品進(jìn)行整理，讓學(xué)生積極參加各級各類的創(chuàng)新比賽，為學(xué)生搭建實(shí)踐和展示自我的平臺。同時吸引更多學(xué)生積極參與科創(chuàng)社團(tuán)活動，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

四、社團(tuán)的后期建設(shè)——交流分享，拓寬知識視野

在作品制作過程中，筆者會展開交流活動。讓每組成員簡單介紹作品，包括能實(shí)現(xiàn)的功能、用到的傳感器等等。同時，讓其他同學(xué)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，可以增加什么功能進(jìn)行完善，外觀的設(shè)置如何改善等。在交流的過程中，學(xué)生可以更好地完善自己的作品。完成作品后，讓學(xué)生進(jìn)行分享，詳細(xì)介紹作品，并制作成視頻，在年級或者往后的社團(tuán)中給其他同學(xué)播放。宣傳身邊學(xué)生的創(chuàng)新成果，增強(qiáng)儀式感和學(xué)生的成就感。

讓創(chuàng)新成為校園的一道美麗的風(fēng)景線，讓校園吹起創(chuàng)新之風(fēng)。在交流、分享的過程中，一方面讓學(xué)生自信表達(dá)，獲得成就感;另一方面可以開闊視野，見多識廣，讓學(xué)生產(chǎn)生更多的想法和創(chuàng)意，為后續(xù)的作品制作作鋪墊。

五、社團(tuán)的可持續(xù)發(fā)展——分層教學(xué)，引導(dǎo)合作共贏

為了讓社團(tuán)里面的成員各方面得到不同的提升，筆者在第一學(xué)期采取了分層教學(xué)的方式。讓剛踏入社團(tuán)的七年級新生進(jìn)行Arduino的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)程序?qū)τ布目刂疲迅鞣N創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。而八年級的學(xué)生經(jīng)過一年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，可以獨(dú)立地制作作品，但是對作品外觀的設(shè)置還欠缺，所以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合3D打印，激光切割，給不同的作品設(shè)計(jì)外觀造型。到第二學(xué)期，筆者采取以舊帶新的方式，由八年級的學(xué)生帶領(lǐng)七年級的學(xué)生，針對比賽制作作品。八年級的學(xué)生在去年的學(xué)習(xí)中已經(jīng)積累了一定的比賽經(jīng)驗(yàn)，對作品的制作有了更明確的方向，可以指引七年級的學(xué)生一起完成。七年級的學(xué)生熟悉編程和硬件的連接，可以很好地協(xié)助完成作品。兩個年級的學(xué)生在相互交流學(xué)習(xí)中，思維碰撞，提升創(chuàng)新能力，合作共贏。

科創(chuàng)社團(tuán)作為學(xué)校的重要組成部分，是激發(fā)學(xué)生的自發(fā)性、發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維能力的有效途徑，同時也是對第一課堂的補(bǔ)充。讓學(xué)生能夠輕松自主地認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)新知識、新思想、新事物和新方法，可以為將來成為創(chuàng)新型人才奠定素質(zhì)基礎(chǔ)。筆者將繼續(xù)在社團(tuán)中潛心探索，不斷增強(qiáng)自身能力，以期不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

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