创客教育与初中物理实验的融合

车倩 周杰 刘宝 田敏

摘  要 创客教育能够有效激发学生的创新意识，具有优秀的可扩展性。许多学校受制于简单复现的物理实验教学模式，已很难满足素质教育对学生综合素养的培养要求，创客教育与初中物理实验的融合是课程变革的一个重要方向。对创客教育和初中物理实验融合提出解决措施，可以有效提高学生的团队协作能力和解决问题能力。

关键词 创客教育;物理实验;创新能力;素质教育;STEAM

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）09-0123-03

0  前言

创客教育是一种旨在培养学生动手能力、团队协作能力和创新能力的素质教育方式。新课改要求初中物理实验要更加注重培养学生自主探究问题和解决问题的能力。物理实验作为初中学生必要的实验课程，是学生提升实践能力和创新意识的重要载体。因此，需要通过教学改革使中学物理实验与创客教育有机融合，进一步提升教学质量和学生素质。

1  创客教育与初中物理实验的融合思考

1.1  物理实验与创客教育融合

物理实验活动是物理教学的核心，也是学生增强问题解决能力和动手操作能力的重要教学环节。该环节不仅要求学生掌握基础理论知识和技能，还要求学生在实验中锻炼抽象思维能力和实践操作能力。传统的物理教学往往重理论而轻实践，不仅导致物理教师在物理实验中对学生思维意识和操作能力的培养不够，也影响了学生学习的主动性。

创客教育和物理实验的有机融合，不仅能改变传统物理教学忽略物理实验的教学现状，还能优化物理实验操作过程，进而达到在物理实验中有效培养学生创新能力和动手实践能力的物理教学目标。两者融合后的物理实验活动，多数情况都要用到信息技术，并借助具有相关性、跨专业的理论知识完成物理实验活动的开展，如图像设计、计算机技术、工程设计和机械制造等理论[1]。通过创客教育和物理实验的深度融合，学生的创造积极性将会得到显著提高。创客教育与物理实验的融合不仅能促使学生对物理问题进行主动探究，还能将跨专业的理论知识应用到解决物理问题的实践中。两者的深度融合能够促使中学生的物理学习方式从被动接受向主动探索转变，而学习方式的转变不仅扩展了知识领域，还开拓了创新思维空间[2]。创客教育理念和物理教学理念融合后指导的物理实验活动，能激发学生内在的创新潜能，最大限度地锻炼学生的知识转化能力和动手操作能力。

1.2  学习目标和实践过程的融合

创客教育与初中物理实验的融合，不仅能实现用技术辅助学科教学的目标，还能帮助学生建构物理学知识体系。创客教育的优势是有计划地发展学生的创新意识，使学生的学习目标和现代化学习过程得到有机统一。在学生学习和个人目标的实现上，创客教育对学生提出创造需求和个人需求互补的理念。在创客教育与物理实验的融合实践中，学生能够自主获取知识，掌握动手实践能力。在物理项目实践过程中，学生会对新科技支持的教学方式产生更深刻的认识[3]。学生在创客教育视角下能够全方位、多角度地观察客观物理现象，在具体操作中主动利用各种方法探索导致物理现象的物理原理知识。创客教育与物理实验的融合能促进学生创造意识和创造能力的培养，使学生更好地探索物理学科的知识奥秘。

物理实验即在操作过程中对理论进行观察和验证的一种实践活动。学生对新鲜事物和原理的探究、验证，符合学科要求的实践验证型知识的传递目标。物理实验活动与创客教育深度融合后，不再是去做基本知识和现象的验证，而是通过科学规范的工程，有计划地激发学生的内在潜能，从“做中学”逐渐上升成具有创造性的“做中学、学中做”的学习方式。创客教育继承了“做中学”的理论思想，对传统教育模式进行改善，使新科技的时代理念在与学科的融合中得以验证。创客教育理念和物理教学理念有效融合后指导的物理实验活动，不仅能在物理实验操作中锻炼学生解决问题的能力，还能有效实现学生学习目标和实践过程的统一。

1.3  个人兴趣和自我实现的融合

物理教师在物理实验活动中应当有意识、有计划地去激发学生的创造意识和创客行为。新时代背景下，初中物理综合实践活动板块的教材设计中，要求学生在验证原理和运用知识的同时，锻炼将各种想法变成实物的能力，完成学生自我实现的需求。自我价值实现的前提就是兴趣驱动下的自我满足，所以教师应让学生进行大量、多样的物理项目实践，使学生认识到自己感兴趣的领域并在具体探究中充分展现自我，满足自我实现的需求。

创客教育改变了传统教育中“授之以鱼”的落后思想。它与物理实验的有机融合，能让学生在具体操作和交流分享中实现不同思想间的碰撞，从而对初期创意进行科学调整，优化将创意转化为实物的过程[4]。创客理念下的物理实验活动，学生能从兴趣构思出发，在不断操作中完成创意实体化。由此，学生能在实践创造中学习，在交流碰撞中产生创造思维，在兴趣探索中最终实现自我发展。

1.4  探究性实验和验证性实验

在传统物理实验中，学生以观察实验现象、分析实验过程、得出实验结论的方式学习物理知识和技能。创客教育理念指导下的物理实验活动不仅需要学生进行物理实验的操作以验证物理原理，还需要学生在实验过程中多想多做，激发大脑潜能，在好奇心的驱使下产生创新思维，并且付诸行动创造实物[5]。

在创客教育理念指导的物理实践活动中，学生通过经历丰富的物理项目实践，能逐渐完成从验证性实验向探究性实验的转变，由浅入深地了解创新的真实意义，从而学会学习、学会创新。学生在做中学，在交流中学，就能够潜移默化地提高自主获取知识的能力和创新能力。创客教育与初中物理实验相融合的目的是利用新的培养方式以及优秀教育思想激发学生对物理的学习兴趣，使“做中学”和“學中做”的理念从理论变成现实。这一行为不仅打通了学生脑海中想法与创意实现的通道，还让当下的创客教育焕发出真正的活力，使人人创客、人人创新不再是一句口号，也让想法付诸现实有了具体的实施方式[6]。

1.5  信息化的普及和落实

信息化时代技术飞速发展，创新型科技人才在社会中十分稀缺。从初中就开始培养学生的创新思维，是解决创新型科技人才稀缺的重要途径。在素质教育普及和基础教改的推进中，在新型科技和传统教育理念的融合过程中，许多中学进行了多种方式和不同层面的尝试。

STEAM教育理念强调科技、数学、艺术、工程、人文等方面的整合。近年来，STEAM教育和创客教育受到教育界的广泛关注，从两者关系上来讲，创客教育是STEAM教育的主流表现形式之一，也是STEAM教育的进一步延伸和拓展。在科学教育领域，《义务教育小学科学课程标准》的颁布，从政策层面加快了创客教育和物理学科深度融合的步伐。创客教育在推广过程中受到不同学校环境和地域经济文化水平差异的影响，部分学校普及教学信息化速度慢，落实期限不够明确，个别地区出现新理念与传统教学模式融合不深入甚至流于表象的情况。这些都从客观上严重阻碍了创客教育与具体学科融合的实施进程。

硬件设施和软件技术对新教学模式都有较大影响，所以教学的深入程度受制于学校的经济水平和资源。但创客教育的核心理念是在指导中学生物理实验活动的操作中完成激发学习兴趣和培养创新思维能力，因此，创客教育场地和硬件设施不足以成为拒绝开展创客教育的借口，即在普通条件下也可以开发学生的想象力和培养学生的创新能力。

2  创客教育和初中物理实验的融合措施

2.1  合理利用现有资源和设备

创客教育的培养目的与初中物理课程标准的总目标不谋而合，它们都着重培养中学生的创新能力和自主探究能力。信息化时代，教师应充分利用创客教育理念的优势，将创客教育与物理实验深度融合。学生要学会充分利用身边资源，如手机、平板电脑等智能电子设备，通过不断探索进行知识的学习和实践的探究，开阔眼界，增长知识和技能，培养善于利用身边环境来获取知识的能力。

2.2  提高学生动手能力

传统初中物理实验活动的教学目的是在具体实践中让学生验证前人证实的物理定理，然后通过多次动手操作实验，理解前辈科学家的思维方式，在潜移默化中培养学生的創新思维和创造能力。创客教育理念强调，青少年本身就是天生的创造者和发现者。青少年能够在具体的实践操作中验证真理及激发创新潜能，进而借助一些软件和硬件，让创意变成具体的作品。该过程大大缩短了从创意到实物的距离。创客教育从具体的操作性学科中入手，利用现代化手段和方法对物理学科知识和实验活动进行探究，在探究物理实验过程中提升学生的动手操作能力和解决问题能力。创客教育与物理实验的融合，不仅能优化教学目标的实现过程，还能为创客教育与其他教学模式和教学技术的融合发展提供参考。

2.3  转变教师教学观念

初中物理实验通过创客理念和创客技术的深度介入，学生探究知识的积极性将大大提升，学生的思维空间将被拓展。教师要对传统的教学方案和实验步骤作出创新，从而为增强学生的探究能力、思考能力、创新能力创造条件。教师作为学生学习中的引导者，要树立终身学习的理念，应当保持与时俱进的目光，进行自主学习，不断自我完善，优化教学过程。在具备创客教育新理念教师的指导下，学生将更加深入地认识创客教育的理念，掌握创新的本质。

2.4  加强创新实验室建设和物理实验员培训

为了让中学生有良好的物理实验环境，学校应加强创新实验室建设和物理实验员培训。创客教育实验室与传统实验室相比，物理实验设备等都会有较大的改变。教师指导中学生使用物理实验设备时，需要具备很强的责任心和专业能力。教师进行日常的物理实验探究时，也需要具备很高的综合素养和过硬的实验操作技能。教育部门不仅应加大对初中物理实验先进设备的投入，还应从时代发展的高度提升实验员的能力。学校应选拔优秀和有潜力的教师定期进行在岗培训，从而增强教师获取最新信息的能力，学习各科知识内容，包括人工智能、3D打印技术等。

创新是一个民族进步的灵魂，是新时代每个学生成为优秀人才的必备素质。教书育人的创客教师更应具备创新精神，这样才能更好地引导学生学习。各个学校应适时引进年轻骨干人才，对已有年轻骨干教师加大培养力度。同时发挥老教师的实践经验优势，发挥年轻教师的敢想敢做优势，互相借鉴、互相学习。创客教师需要在探究实验中注重过程，总结各个步骤的成功经验或者改正实施步骤中的不足之处，从而达到创客教育和物理实验深度融合的教学目标。

2.5  物理实验的生活化

成功的物理实验可以使学生对定理、原理和课堂上未消化的知识有更深的理解和认识，让抽象的物理概念变得浅显易懂。创客教育和物理实验深度融合，这种新的教育形式能够很好地培养学生实事求是的科学态度，发展学生的智力、思维能力和观察力。新的教育形式倡导提高物理科学素养，深入开展探究性学习。物理实验的生活化能让学生在生活中时刻接触和感受到物理的存在，能让学生化抽象感知为直观感知，也能扩展学生的认知范围。

在创客教育模式下，学校评价学生学习水平不再只看学生卷面考试成绩，而会将学生的实践能力、动手能力以及创新思维能力与卷面考试成绩进行综合考察，让实验就发生在学生身边，利用身边的实验器材和工具开展创客教育与物理实验融合的实践活动，从而培养出新时代需要的创新型人才。

3  结束语

综上所述，随着科技的进步和时代的发展，我国教研活动、教学服务和教学模式应该紧跟时代而改变。创客教育与初中物理实验的融合是初中物理实验课程变革的一个重要方向，许多学校已经开始实践，并且取得良好的教学效果。创客教育的实践者能够以不同平台为载体开展实验教学活动，创客教育与初中实验的有机融合能够提高学生的团体协作能力和解决问题能力，提升学生的综合素质。创客教育与物理实验活动的深度融合，不仅能让学生在愉悦的氛围下进行实验活动探究，还能引导学生主动解决实际问题，最终实现在实验操作中培养学生创新能力的教学目标。■

参考文献

[1]吴何剑.中学创客教育实施策略探究[J].内江科技，

2020（8）：63，10.

[2]徐燕.基于创客教育理念的高中信息技术教学实践探索[J].计算机产品与流通，2020（9）：140.

[3]雷蔓，罗佐云，李永湘，等.3D打印技术在中学创客教育中的运用[J].中阿科技论坛（中英阿文），2020（7）：161-163.

[4]田友谊，姬冰澌.重识中小学创客教育：基于杜威“做中学”思想的审视[J].教育探究，2020（1）：53-58，60.

[5]周奕.创客背景下中学信息技术教学的创新[J].电脑知识与技术，2019（31）：100-102.

[6]王璇.关于初中开展创客教育的几点思考[J].中国教育技术装备，2019（3）：95-97.