創客教育與初中物理實驗教學的融合探析

黃曉波

【摘要】在信息化教學背景下，將創客教育融入初中物理實驗教學之中，得到了廣大教學工作者的認可與青睞，同樣也成了當下驅動物理教學創新發展與優化升級的必要手段.本文從分析創客教育特征出發，結合具體物理實驗教學實例對創客教育與初中物理實驗教學的深度融合路徑展開探究.提出從“單向灌輸”到“人機交互”，“玩轉”物理，增強實效；從“單一呈現”到“多方對比”，多元探討深化感悟；從“霧里看花”到“一目了然”，眼見為實地打開思路的教學策略與方法.旨在讓學生的物理核心素養在創客教育的加持下實現如步青云的提升.

【關鍵詞】創客教育；初中物理；物理教學

實驗之于初中物理教學效率的提升、之于學生物理核心素養的發展有著不言而喻的重要影響.因此，在新時期的教育背景下，讓學生“玩轉物理”“吃透物理”“深度探究物理”就顯得尤為必要與關鍵.基于此，本文以創客教育為優化初中物理實驗教學的主要抓手，以打造創客教育與初中物理實驗教學深度融合模式，推動學生物理核心素養穩步發展為目的，展開探究與思索.

1 創客教育的特征

1.1 綜合性

創客教育是一種集創新教育、體驗教學、項目學習為一體的綜合性教學理念，能夠為學生提供創客空間、課程與活動等載體，驅動學生展開與現實生活緊密聯系的聯結性學習[1].如此，學生便可在學習過程中通過創造、實踐、合作、探究等方式得到創造潛力的激活與智慧潛能的開發.而在具體的教學實踐中，創客教育多以創客教學的形式呈現，這是一種以學生合作探究學習為主、教師引導驅動為輔的教學模式，將其恰如其分地融入到初中物理實驗教學之中，便可將理論知識學習與實驗實踐操作以更為緊湊的方式結合起來.由此，學生的物理綜合素質能力與核心素養的發展提升便會獲得更大的可能性.

1.2 跨專業性

信息技術是實施創客教育的重要手段.而正是得益于信息技術的高速發展，創客教育才可通過互聯網為學生提供種類、形式、內容多樣豐富的資源信息.這不但能夠很好地激活學生的學習熱情與創造欲望，學生在了解多專業、多領域資料信息的過程中也會得到思維空間的開闊與探索領域的拓展.

2 創客教育與初中物理實驗教學的融合路徑

2.1 從“單向灌輸”到“人機交互”，“玩轉”物理，增強實效

受到諸多因素、條件的綜合影響，在以往的初中物理實驗教學中，許多物理實驗通常會以教師口述或教師演示的方式匆匆“滑”過學生的腦海，不但無法給學生留下銘記于心的印象，同時還會加重學生被動學習的問題，致使學生學習的主觀能動性與主體性嚴重受限，從而導致初中物理實驗教學呈現出與素質教育理念背道而馳的教學狀態.而在現如今的初中物理實驗教學中，融入創客教育便可借助信息技術的優勢與功能，讓學生在人機融合的作用下更多地參與到物理實驗過程中來，在學得“有滋有味”的同時，得到創新思維能力的開闊發展.

例如 以滬科粵教版九年級物理教材為例.如，在“如何提高機械效率”一課的物理實驗教學中，教師便可在學生理解機械效率η是有用功（“W有用”）與總功（“W總”）的比值（“η=W有用W總×100%”）后，利用希沃白板為學生展示建筑工人用滑輪組拉重物的影像資料，并向學生提問“如何在安全、有效的前提下，提高使用機械的機械效率？”激活學生的思維與探究興趣[2].在此之后，教師便可針對本次物理實驗教學實驗器材、材料、方法不易操作的特點，利用希沃白板的強大交互功能為學生設計物理模擬實驗：以動畫模型的方式將建筑工人使用的滑輪組、移動的重物、測量物理量的工具呈現出來，讓學生通過操作電腦鼠標、點碰觸摸屏的方式完成“怎樣提高機械效率”的物理探究實驗.在這一過程中，學生不但能夠通過改變重物質量、改進機械結構的方式掌握提升機械效率的有效方法，其物理思想、物理觀念與物理意識也會在人機融合的物理探究實驗過程中得到良好形成[3].更為關鍵的是，通過本次創客教育與物理實驗教學的融合教育，學生也在潛移默化之中感受到了“物理無處不在”的生活化學科本質，從而形成了良好的物理應用意識與物理實踐能力，為其物理核心素養的良好發展夯實了基礎.

2.2 從“單一呈現”到“多方對比”，多元探討深化感悟

對比分析、質疑批判是學生發展創意創新能力的本源，同樣也是驅使學生展開深度物理學習、有效物理探究的關鍵[4].在其中，“對比質疑”需來自多個方面，如新舊、前后、橫縱等，如此，學生才能夠實現對物理原理的充分把握、對重難點的有效突破.對此，在融合創客教育的初中物理實驗教學中，教師便可基于學生的學習情況與真實需求合理介入信息技術，讓學生在虛擬與現實的碰撞、個人觀點與他人想法的交互中，學會從多個維度、多個層面、多個方向上對比物理現象、物理原理、物理規律，以此來達到深化學生物理學習感悟，助力學生物理核心素養發展的教學目的.

例如 在“認識動能和勢能”一課中，教師組織學生開展“探究重力勢能的大小與哪些因素有關？”的物理探究實驗時，可將數字化技術合理地介入到學生的物理實驗操作過程之中，讓學生以俯瞰的角度觀察與分析影響重力勢能大小的因素，學會從更加全面、綜合的視角上分析與探究問題.

首先，利用多媒體教學設備為學生展示傳統地基打樁的視頻影像，即，人們利用高處重物降落時的沖擊力將地樁打進土中，以此來為學生創設物理實驗教學情境.并向學生提問“在這種地基打樁中，被升高的重物帶有什么能？如果想讓地樁打得更深、更牢固，你們有什么好方法？”以問題激活學生的思維，促使學生展開主動的問題探究與分析.在這一過程中，初中物理教師需鼓勵學生自由、自主的交流表達觀點，在活躍初中物理課堂教學氛圍的同時，讓學生的潛力潛能在思維思想的有效碰撞中得到激發.

其次，根據學生所提出的不同猜想與假設，將學生均衡地劃分成四個小組，A1、A2、B1、B2.A1、A2兩個小組探究“物體的重力勢能大小與物體高度有關”，B1、B2兩個小組探究“物體的重力勢能與物體質量有關”.在正確分組后，教師便可鼓勵學生以小組合作探究的方式展開物理實驗方案的設計與物理實驗的操作.

2.2.1 A1、A2小組物理實驗室錄

（1）實驗方案：將兩個質量相同的鐵塊，從不同的高度落下，打擊插在泡沫板上的圖釘，觀察與比較兩個圖釘插入泡沫板的深度.為保障實驗結果準確性，做三次重復試驗.

（2）實驗器材：鐵塊、圖釘、泡沫板、軟尺.

（3）實驗過程：

第一次實驗：設兩枚長3cm的圖釘分別為釘1、釘2.首先，在距釘1一米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘1未插入泡沫板的長度為“1cm”；其次，在距釘2兩米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘2未插入泡沫板的長度為“0.65cm”；最后，比較釘1、釘2未插入泡沫板的長度，釘2插入泡沫板的深度遠大于釘1，得出結論：物體高度越高，重力勢能越大.

第二次實驗：設兩枚長5cm的圖釘分別為釘3、釘4.首先，在距釘3兩米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘3未插入泡沫板的長度“0.75cm”；其次，在距釘4三米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘4未插入泡沫板的長度“0.85cm”；最后，比較釘3、釘4未插入泡沫板的長度大小，釘3插入泡沫板的深度大于釘4，得出結論：物體高度越高，重力勢能不一定越大.

第三次實驗：設兩枚長7cm的圖釘分別為釘5、釘6.首先，在距釘5四米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘5未插入泡沫板的長度“2.35cm”；其次，在距釘6八米的高度上下落質量為1kg的鐵塊，測量釘6未插入泡沫板的長度“1.85cm”；最后，比較釘5、釘6未插入泡沫板的長度，釘6插入泡沫板的深度大于釘5，得出結論：物體高度越高，重力勢能越大.

實驗結論：物體高度越高，重力勢能越大.

2.2.2 B1、B2小組物理實驗室錄

（1）實驗方案：將三個質量不同的鐵塊，從相同的高度下落，打擊插在沙土上的小木樁，比較觀察三個木樁插入沙土的深度.

（2）實驗器材：沙土、鐵塊、小木樁

（3）實驗過程：設三個長度均為5cm的小木樁為木1、木2、木3.在距離木1三米的高度上下落質量為2kg的鐵塊，測量木1的下沉深度；在距離木2三米的高度上下落質量為4kg的鐵塊，測量木2的下沉深度；在距離木3三米的高度上下落質量為8kg的鐵塊，測量木3的下沉深度.最后，對比木1、木2、木3的下沉深度，得出物體質量越大，物體重力勢能越大的結論.

（4）實驗結論：物體質量越大，物體重力勢能越大.

最后，在四個學生小組完成物理實驗探究活動后，教師就可讓各組中的代表上臺以講解演示文稿的方式將自己小組的實驗探究成果與結論闡述出來，并鼓勵學生在創客教學課堂中相互溝通與分享自己的觀點與實驗結論，促使學生在自證與交流中實現思維的碰撞，學會有效對比、多元對比，從而形成良好的創客精神與創新意識.

2.3 從“霧里看花”到“一目了然”，眼見為實打開思路

在初中物理實驗教學中，有許多不易察覺的微觀物理現象.如“分子的擴散”“聲音的傳播”“水的三態變化”以及“電磁感應”等.這就使得形象思維依賴性較強的初中生常會因缺乏親眼看到、親耳聽到、親身感受的過程而出現物理學習效率下降、物理思維發展受限等問題.因此，為有效改善傳統初中物理實驗教學中學生物理實驗感受不真切的教學缺失，初中物理教師在實際的創客教育融合教學中，就可利用先進、直觀的創客技術將抽象、難把握的物理實驗現象以直觀、形象的方式呈現給學生，以此來給學生帶去更為充實、豐盈的物理實驗學習體驗，助力學生物理核心素養的協調發展.

例如 在“歐姆定律的應用”一課中，為讓學生在“短路有什么危害”的物理探究實驗中，更為真切地領會與感知到短路對電路的危害.教師就可在學生物理實驗探究結束后，利用多媒體設備將短路的危害放大化，為學生展示因短路家電無法正常工作、電路中放出上萬安大電流產生大量熱量、損壞設備、誘發大型火災等資料信息，以此來更好地加深學生物理實驗現象的感知與感受，從而在有效加深學生對短路危害認知，提升學生物理實驗學習效率的同時，讓學生在創客教育的作用下得到物理核心素養的協調發展與穩定提升.

3 結語

總而言之，創客教育是一種較為新穎的綜合性教育理念，將其合理地滲透與融入到初中物理實驗教學之中，對學生創新創造能力的發展與物理核心素養的提升同樣有著切實可行的實踐意義與推動作用.因此，初中物理教師在開展物理實驗教學優化完善工作之時，就必須要提高對融合創客教育的敏感度與重視度，嚴格遵循初中物理實驗教學的規律與學生認知水平的發展情況，去尋找有效融合的契合點，以此來讓學生的智慧與潛能在創客教育的作用下得到激發，實現全面發展、終身發展.

參考文獻：

[1]趙圓.創客教育與初中物理實驗教學的融合探析[J].名師在線，2021（29）：83-84.

[2]李晶晶.基于創客教育理念的初中物理課外實驗教學與實踐[D].重慶：西南大學，2021.

[3]范新風.基于創客教育下的初中物理實驗教學方法研究[J].數理化解題研究，2021（05）：78-79.

[4]趙永凱.關于創客教育與初中物理教學相融合的思考[J].新課程，2020（36）：122-123.

[5]任曉飛.新課改背景下初中物理實驗教學探究[J].華夏教師，2022（02）：85-86.