創客式教育理念初中物理教學研究

時間:2022-03-03 11:20:27

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創客式教育理念初中物理教學研究

【摘要】文章主要介紹了創客式教育滲透初中物理的新教學模式,該新教學模式將創客式教育理念中的“從做中學”“合作學習”以及“持續分享”融入到日常的初中物理教學中,通過課上延伸知識,激發學生興趣,埋下學生創新種子,再到課后科技實踐活動培養學生動手能力、小組合作探究能力,最終既讓學生在鞏固物理知識的同時提高了學習物理的興趣,找到了學習物理的方法,收獲了創造出一個作品的喜悅與獲獎的榮譽感,也可以讓學生學會分享交流,深入了解自己的作品,以該作品為背景設計出相關的物理題目,這樣在無形之中進一步深化學生的物理知識,促進物理成績的提高。

【關鍵詞】創客式教育理念;初中物理

一、問題的提出

在應試教育背景下,物理學科教學注重學生的解題練習,因此學生只掌握了沒有科學內涵以及缺乏情感的物理知識。這樣不僅影響了學生物理學科素養的初步形成,同時也影響了學生學習物理的興趣,不少初中學生甚至剛接觸物理學科便有了抵觸的心理,長遠來說,不利于我國未來的高新科技發展。因此,在初中的物理教學中,物理教師要不斷地探尋新的教學方法,既可以激起初中學生學習的興趣,又可以培養初中學生物理學科核心素養以及綜合能力,甚至還可以為考試服務,實現真正的一舉多得。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教育是集科學、技術、工程、藝術與數學于一體的綜合教育,講究跨學科的“知識融合”,是創客教育的知識理論基礎,屬于創客教育背后一整套的知識體系。而物理學是科學的重要內容,也是技術和工程的理論基礎,與數學更是一家親,在STEAM教育中占有重要角色[1]。因此將創客教育理念滲透初中物理學科的教學實踐是可行的,也是有意義的。創客式教育滲透初中物理教學的新教學方法,是一種在創客教育理念的指導下,結合初中物理學習特點以及新課程標準對學生學習能力、動手能力和創新能力要求的新教學方法。創客教育理念倡導“做中學”和“快樂學習”為物理教學目標的實現提供了切實可行的實施路徑[2]。

二、創客式教育滲透初中物理教學的探索

創客式教育滲透初中物理新教學模式根據初中物理教學特點分為了兩大板塊:課堂教學板塊以及課后教學板塊。課堂教學板塊注重對教學內容的延伸,而課后教學板塊則注重對學生堂上知識的應用、反思以及動手能力、創新意識的培養。兩大板塊相輔相成,緊密聯系,共同構建出創客式教育滲透初中物理的教學方法。(一)課堂教學板塊:巧延課堂教學內容,激發學生的學習興趣和創新思維創客意識并不是與生俱來的,而是創客們在平時的生活、學習中慢慢地積累起來,為了提升學生對創客課程的興趣和意識深度,教師要結合教學內容巧妙地進行內容外延和拓展,激發學生參與創客活動的興趣和動力,這不僅是開展創客活動的第一步,也可以說是開展創客式教育的重要關鍵一步。學生在發散思考的過程,無形也是在培養學生的創新能力[3]?!窘虒W課例】電與磁的電磁繼電器(拓展部分)水位自動報警器的工作原理圖(如圖1)和溫度自動報警器的工作原理圖(如圖2),在教學中教師往往會反復強調這兩個??嫉年P于電磁繼電器原理應用的例子,因此往往會造成學生對電磁繼電器的理解就局限于這兩個應用,限制了學生的思維。其實,電磁繼電器是一個應用性很強的電子控制工具,應用廣泛。因此,教師在講授該處內容時應該適當地引導學生發散思維,在結合電磁繼電器原理的基礎上,結合生活實際大膽創新。這不僅激發了學生的學習興趣,更加培養了學生的創新意識和能力。教師在講授電磁繼電器的應用時,通過將十七章歐姆定律的內容(傳感器)融入這節課,將歐姆定律與電磁繼電器相結合,貼近了中考命題的熱點,也是當今社會倡導的智能化背后的基本物理原理。教師在講授時主要例舉了兩個生活中常見的例子:“聰明”的電梯(如圖3)和闖紅燈自動拍照器(如圖4)。首先讓學生根據圖示裝置的原理圖去分析該裝置的作用,可以讓學生起到溫故而知新的作用,掌握應用知識的能力;其次是它能夠讓很多學生真正感受到現實生活處處有物理,體會到物理學科對我們社會日常生活的巨大重要性,也可以讓很多學生逐步拓展了知識視野,產生對學習物理學科濃厚的學習興趣,最后也可以讓更多學生真正學會如何去獨立思考和自主創新。課后發動學生分小組討論如何去設計創造出更加“智能化”的裝置,方便我們的生活,如果作品足夠優秀甚至還可以申請專利,為社會作出貢獻,從而極大地激發了學生的積極性。在小組發散思維討論創新設計一個新作品時,教師應該注重引導學生根據所掌握的理論知識來分析作品的可行性。看作品首先是否具有理論的可行性,其次教師要引導學生分析作品是否具有投入生產應用于生活中的可行性。對于具備可行性的作品教師可帶領學生嘗試去創造出來,對于不具備可行性的作品,教師要對該小組成員進行鼓勵并要求他們發現問題并想辦法改進。《恒溫箱》是一個學習小組設計并創造出來的作品(如圖5)。圖5作品《恒溫箱》及其原理圖教師通過在授課過程中多延伸,給學生埋下興趣的種子,激發學生不斷摸索,保持學習的積極性。這樣不僅拓展了學生的視野,增強了學生分析應用知識的能力,鍛煉了學生的思維,對提高學生的成績也很有幫助;而且學生在該過程中還收獲了開心,收獲了興趣,甚至還收獲了創造出一個作品的成功感,對于學生的成長至關重要。(二)課后教學板塊:巧設課外活動氛圍,培養學生思考、動手和小組合作探究能力課后是創客教育的主陣地,學生的動手能力也越來越受到了重視。因此教師在課后更應該注重培養學生繼續學習物理的興趣以及動手的能力。【活動課例一】課后自制自動小車大比拼活動—知識點:能量轉化、力的作用是相互的1.課前準備(知識回顧)。大家對小車都很熟悉,我們生活中的小車絕大部分都是燃油車,即通過燃燒汽油來給車提供動力,將燃油產生的內能轉化為小車的機械能。而新聞電視上常說的電動車、太陽能汽車等是分別將電能、太陽能等轉化為小車的機械能。這些小車的特點都是可以持續地給小車提供動力。2.布置任務。以小組為單位,利用周末的時間,借助參考書或者上網搜集資料,然后回到學校后分小組討論并且開始制作成品,并定一個時間統一進行比賽。3.制作要求。不能使用電池、太陽能等給小車提供持續性動力的工具,不可上網購買成品,需要經過小組的現場拼裝,在制作完成品到正式比賽的期間小組有時間進行討論與改造。4.比賽規則。各小組派出一代表在規定的黃線內進行操作小車,然后松手釋放小車,哪輛小車運動的距離最遠,該小組為之獲勝。比賽共有三次機會,取三次中最好的成績作為最終成績。5.活動總結。在該次活動中,筆者發現很多學生通過網絡或課外參考書搜集了很多關于提供小車動力的資料,除了大家熟知的課本的知識外,各位同學都充分發揮了網絡工具的能力,搜集到例如橡皮筋小車、氣球小車等等的資料,由此證明各位同學對于這些實踐活動充滿了興趣。在拼裝環節中學生按照說明書有序地拼裝自己的作品,有時候遇到接口不穩的學生都會用膠水粘緊,遇到接孔太小的學生會想辦法用錐子弄大,遇到接口粗糙的學生會用砂紙打磨,整個過程培養了學生的動手實踐能力。在比賽過程中,由于比賽有幾次的機會,因此學生在這過程中遇到了不少的問題:如發現自己小組的車不夠別的小組的遠、小車的運動方向偏了不走直線、小車輪子運轉不順暢等等。在每次嘗試后筆者都耐心地引導學生要學會借助小組合作,集小組眾人的力量去思考并解決問題:如何才能使得自己小組的小車運動得更遠?自己小組的小車原理是怎么樣?怎么去操作?在該過程中,學生通過小組合作方式互相溝通,解決了一個個的問題,同時又收獲了一定的物理知識:例如橡皮筋小車將橡皮筋的彈性勢能轉化為小車的機械能,如果要提高小車的機械能,應該選用彈性好一點的橡皮筋,同時形變的程度要大一點;又例如氣球小車其實是類似噴射式飛機、火箭的原理一樣,利用力的作用是相互的原理,如果要增大對小車的推力,應該將氣球吹大一點,而且搭載的氣球越多對汽車的推力自然就大。通過一次簡單的小組科技小活動,既培養了學生的動手實踐能力,提高學生操作的能力,也培養了他們的小組合作能力,發現問題并解決問題的能力。而且在整個科技活動的過程中,學生不僅僅收獲了快樂與成功的喜悅,最重要還從這次活動中收獲了不少的物理知識,這樣學生從活動中獲取的知識更加的難忘深刻。(三)課后教學板塊:巧立分享交流平臺,提升學生學習成就感和知識應用的能力創客式教育其中一個重要的環節就是持續分享,而在初中物理教學中同樣需要學生互相分享來激發學習的成就感[4]。筆者在引導學生參與的過程中,為每個學生搭建了一個交流創客成果的平臺,讓每個學生在展示自己成果的同時再去審視其他伙伴的成果。在展示成果的過程中,充分提升了學生對成果優缺點的認知深度,也提升了學生的語言表達能力。而學生在審視他人成果的過程中,一方面需要對他人的成果進行學習和理解,并帶著質疑的態度審視他人成果的優缺點[5]?!净顒诱n例二】分享成果,由創客成果體現物理知識的生成一位學生制作了太陽能風扇帽(如圖7),并在活動中進行展示與交流,在展示過后,其他小組的同學除了肯定這一成果以外,還提出了以下幾個問題:1.該款太陽能電池板的能量轉化效率高嗎?究竟實不實用呢?2.除了風扇以外還有其他方式使得人更加涼爽嗎?此時教師需要引導好學生根據所學的物理原理,根據問題用對應的物理規律去解決。在筆者的引導下,學生根據該太陽能風扇帽作為背景自行設計了一道綜合計算題:如圖7所示是一頂建筑工人使用的太陽能小型風扇帽,帽子的頂部裝有太陽能電池板,帽沿底部裝有一個小型電風扇,該電池板的參數如下表所示,測得該風扇工作時的電壓為2.5V,電流為40mA,風扇的電動機線圈電阻參數為1Ω,問:(1)該帽子的能量轉化過程有哪些?(2)該風扇工作一小時產生的熱量為多少J?(3)該太陽能板的效率?利用學生作品相互分享交流這一平臺,結合各位學生的一些問題,引導學生學會將實際問題題目化,變成平時最熟悉的每天反復都在做的事情—解題。既可以讓學生享受交流分享成果的過程,也在該過程中無形地培養了學生發現問題解決問題的能力。而且讓學生親自將這些問題結合自己的作品題目化,激發了學生解題的興趣,增強了學生對物理知識的應用能力。

三、結語

筆者相信在這種新教學方法的推動下,初中學生學習物理時能實現從以往的被動學習、形式單一以及枯燥無味到主動學習、形式豐富以及津津有味的轉變,而且還能培養學生的綜合能力和創新意識,對初中物理教學具備一定的借鑒作用。在研究中筆者發現存在如下不足:1.在本研究中,通過有學生成功創造出作品并且收獲獎項反映出該研究對于創客教育是十分成功的,取得了非常不錯的成績,然而本研究卻并沒有統計學生的成績作為比較,來探究加入了創客式教育前后對學生掌握物理知識是否起到了幫助作用,之后的探究可以選取部分學生的物理成績(包含操作考試)作為參考;2.日常物理學科教學課時不多,可是知識點很多,而且開展創客活動等需要耗費不少的時間,因此如何調整好課堂教學結構,提高課堂教學效率是一個未來值得研究的課題[6]。創客行為的開展雖然需要教師和學生花費很多的時間和精力,但是這種付出可以大大提升課堂學習的價值,促進學生物理成績的提高,使學生的創新能力以及綜合素養也能得到提升[7]。

參考文獻:

[1][2]余憲澤.創客教育理念下的物理教學模式探究[J].中學物理(高中版),2017,(11).

[3]張志惠.創客行為在初中物理教學過程中的初探[J].中學物理,2016,(09).

[4][5]李寧.創客教育下的學科融合實踐[J].教育教學,2017,(09).

[6][7]林梅結.創客教育與物理教學相融合的且行且思[J].中學物理,2017,(04).

作者:黃錦波 單位:廣東省佛山市南海區和順一中