创客教育理念下的物理教学模式探究

摘要：物理教学担负着学生科学实践精神和能力的培养，传统教学模式下学生创新能力没有得到有效的发展.本文聚焦物理课堂教学，从创客教育的理念视角重塑物理课堂教学过程，提出了M-P教学模式，该模式由情怀故事引入、简单任务模仿、知识要点讲解、扩展学习任务、协同学习任务、小组成果分享环节构成，M-P模式丰富了学生的情感世界，提升了解决问题的能力，促进了创新能力的发展，对物理教學具有一定的借鉴作用.

关键词：创客教育；物理；M-P教学模式

1问题提出

随着新课程、新高考改革的不断推进深入，物理学科对人才发展的支撑作用发生巨大变化.《普通高中物理新课程标准》对高中物理的课程性质或者说人才培养要求进行了明确规定，其中关于“增强创新意识和实践能力”[1]尤为醒目，这与新时期国家所倡导的“大众创业、万众创新”是一脉相承的.然而，现实高中物理教学中，学生的物理学科的实践能力不容乐观，学生对物理学科的认识仅仅局限于“实验”和“做题”，提升学生物理学科素养的方法似乎窄化为“题海战术”，所以学生创新意识和能力不强自然也就在情理之中.

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”.古人对创新型人才的培养已经有清晰的思路，放到物理学科概括起来就是除了重视课本学习、试题训练，更要重视在实践中学习，即在“做中学”.动手是一种能力，更是一种学习的过程.物理学科作为与生活紧密关联的基础学科，其本身就强调动手学习，强调“做中学”是物理学科内涵的体现，也是实现物理课程性质的必然要求.

2创客教育及其理念

21创客教育

创客教育是创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育[2].创客教育是“知识创造”取向学习理论的体现，可以在一定程度上解决学习的“知识传承”隐喻带来的困扰，反映了人类学习从知识传承到知识创造的诉求[3].

22创客教育理念

创客教育背后蕴含着丰富的教育理念，其中最突出的是美国实用主义教育家杜威提出的“做中学”（Learning By Doing）的思想.“做中学”也就是“从活动中学”、“从真实体验中学”，将所学知识与生活联系起来，知行合一[4].除了“做中学”，快乐教育也是创客教育背后的重要理念.创客教育既是“做中学”，也是“做中玩”.当然STEAM教育也是创客教育的理论基础，创客教育为STEAM教育的实现提供了环境、平台和过程.

创客教育理念进一步重申了“做中学”和“快乐学习”的重要性，其在物理教学方面具有实现意义.从宏观上看，它为物理课程教学目标的实现提供了切实可行的实施路径，在创客教育火热的大背景下，物理学科教学有望借力创客教育发展在“做中学”和“做中玩”实现.

221必要性

物理学科教学不仅需要“纸上练兵”，需要操作实验，更要应用知识进行创造.物理知识能够被用出来，而且成为真实作品，甚至可以改善我们的生活，这本来就是物理教学的目的和意义.

如果物理教学仅仅偏向于理论学习，导致学生所掌握的是没有内涵和情感的知识，不利于学生科学素养的形成.创客教育可以极大改善这一现状，它将知识学习和知识应用统整在一起，采用项目式学习将知识建构融合在活动项目实现之中，有助于提升学生的实践能力和创新意识.

222可行性

创客教育理念在物理教学中应用的可行性逻辑源于对STEAM教育的思考.STEAM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engine）、艺术（Art）与数学（Mathematics）的简称[5]，而现实生活中物理学是科学的重要内容，是技术和工程的核心理论基础，与数学更是一家亲.物理在STEAM教育中占有重要角色，而创客教育又是STEAM教育的实现形式，因此将创客教育的理念应用于物理学科教学是可行的，也是有意义的.

3创客教育理念下的物理教学模式

在创客教育理念的指导下，结合高中物理学习特点以及新课程标准对协作学习、知识学习、创新能力培养的要求，本文构建了创客教育理念下的物理教学模式，简称M-P教学模式（M代表Maker educaiton，P代表Physics），如图 1所示.

31模式的内涵

M-P教学模式在结构上由六个环节构成，分别是情怀故事引入、简单任务模仿、知识要点讲解、扩展学习任务、协同学习任务、小组成果分享.该模式与传统物理教学模式有极大的不同，其知识的学习是依赖于完成动手作品的需要，动手制作作品既是知识需求的动力来源，同时又是深化知识的重要途径，“简单任务模仿”与“扩展学习任务”扮演了这样的角色.教育是需要讲情怀的，为什么讲情怀，而不沿用传统的“创设情境”，这是因为教育所面对的是活生生的人，从人性角度来看，体现了对人情感需求的尊重；从学习的角度来看，赋予情感的学习过程更能吸引学生更多投入.而“创设情境”则体现在知识层面，架起新旧知识的连接.“协作”与“分享”是创客教育的核心要素，同时也是物理教学的价值追求.在协作共赢中完成作品创作，在成果分享中实现智慧碰撞.

32模式的过程

321情怀故事引入

教学目的不仅在于传授知识，同时具有文化和价值传承的功能.情怀故事引入是一种将情感融入情境创设，但却比情境创设更富人情味的一种教学方式.它将学习内容与世间情感联系在一起，譬如亲情、友情等，触动学生的心弦，激发学习兴趣.《传感器》是高中物理选修模块3-2的内容，课标要求学生知道“信号间转换”与“传感器原理”，了解传感器应用.本节课，教师营造这样的一个情感主题：南方夏天天气变幻莫测，妈妈晾晒的衣服经常因突如其来的暴雨淋湿，工作劳累回家后还要重新清洗衣服，如何减轻妈妈的负担，让妈妈能够轻松点，让同学们出谋划策，能不能设计出好的工具.

322簡单任务模仿

简单任务模仿可以让学生通过动手知道“这是什么”，通过感官刺激建立初步印象，激发知识学习的动力.简单任务模仿要把握好“简单”、“模仿”二词，要让学生能够迅速上手，不能遇到太大的动手操作障碍（当然可以出现知识理解上的障碍），同时也是节省时间的需要，另外教师的示范很重要，关键细节的展示务必清晰可辨别.学生在模仿的过程中会产生很多疑问，教师不必过多解释，让学生保持期待的心情为知识要点学习做好铺垫.在《传感器》一节，教师可以设计利用雨滴传感器来提醒道路湿滑的简单任务，所需材料为Arduino主控板、雨滴传感器、蜂鸣器.这个小作品有这样的功能，当传感器上有水滴时，蜂鸣器报警，提醒路人小心；当传感器没有水时，蜂鸣器不工作.

323知识要点讲解

当完成了简单任务后，学生有很多疑惑，也会思考其中的原理，对新知识的学习热情异常高涨.“不愤不启，不悱不发”，此时教师则需要根据汇总起来的学生疑惑进行新知识的讲解，学生在明白简单任务原理的过程中也就掌握了知识的学习.依然是《传感器》中的雨滴传感器，教师引导学生观察传感器的构造，并结合雨水的特性，研究发现传感器面板上交织着两个电极，平常类似于断开的状态，当有雨水时相当于闭合的状态，电路导通，蜂鸣器响.

324扩展学习任务

对学生而言，应用新知是他们最有成就感的时刻.通过前面的知识学习学生对新知识已经有较深入的认识，并且利用所学知识来解决课前教师提出的问题心情十分急切.教师可以与学生一起头脑风暴，利用思维导图工具对目标作品的可行性和实施路径进行详尽分析，以明确下一步协同学习的思路.情怀故事引入环节要求学生设计一个下雨天所晾晒衣服不被淋湿的工具，很容易想到这个工具是一个智能晾衣架.通过简单任务模仿，学生对智能晾衣架的原理不再陌生，下雨的时候，衣架能自动收回，将衣服置于室内；雨过天晴后，又把衣服推到室外.然而“知道是什么”与“如何实现”之间有巨大的鸿沟，

创客教育理念认为只有将想法做出来了，实现了才算是达到目标.接下来需要学生通过小组协作，在教师提供的材料下实现想法向作品的转化.

325协同学习任务

扩展的学习任务是一个综合的、复杂的、多知识应用的项目，一般需要学生通过协作才能完成.协作的过程伴随着讨论、思辨、分工、动手、尝试以及其他各种困难，学习小组通过这种历练加深了新知识的理解，提升了知识应用能力，更获得了一系列有关问题解决的优秀品质.“智能晾衣架”的制作是一个工程问题，其中涉及雨滴传感器原理、电动驱动装置、机械结构设计等问题，涉及物理学知识的多个方面，需要学生结合实际需求以及已知材料进行合理化设计，分工协作，模块化实施，最终汇聚成成品.

326小组成果分享

创客教育注重成果分享，物理教学同样需要分享来激发学习的成就感.成果分享以小组的形式来实施，小组成员围绕作品的原理、设计、实现等方面进行解说，在此期间，班级其他同学对作品进行提问.通过不同观点的交锋，学生进一步加深了对新知识的理解.当所有小组展示结束后，小组作品摆放在讲台，供全班同学投票，选出最切合实际需求、实用性强、制造工艺简单、成本最低的作品.

4结束语

本文介绍了创客教育理念下的适用于物理教学的M-P教学模式，该教学模式从全新的角度重构了物理教学过程，将知识的学习融入到作品设计制作过程中，通过“做中学”、“快乐学习”来掌握基本知识和基本技能，丰富了学生的情感世界，提升了解决问题的能力，对物理教学具有一定的借鉴作用.

参考文献：

[1]廖伯琴， 张大昌. 普通高中物理课程标准（实验）解读[M]. 湖北教育出版社， 2004.

[2]梁森山.中国创客教育蓝皮书[M].人民邮电出版社，2016.10.

[3]吴向东.创客教育：从知识传承到知识创造[J].中小学信息技术教育，2015（7）：16-18.

[4]杨现民， 李冀红. 创客教育的价值潜能及其争议[J]. 现代远程教育研究， 2015（2）：94-96.

[5]Sochacka N W， Guyotte K W， Walther J. Learning Together： A Collaborative Autoethnographic Exploration of STEAM （STEM + the Arts） Education[J]. Journal of Engineering Education， 2016， 105（1）：15-42.

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