李宁

创客教育正快速走进中小学课堂，为学生的自主学习和教师的专业发展提供了更加广阔的空间。作为“互联网+”时代的教师，要让创客教育服务于课堂教学，促进数学、物理、信息技术、工程等各类学科的深度融合。本文以人教版《物理》八年级上册第一章第3节《运动的快慢》一课为例，探讨如何应用创客教育在初中物理学科中实施教学。

一、详析教材与课标，分析学科的广度，全面掌握学情

应用创客教育设计教学前，教师要根据主要学科的特点和教学实际，确定恰当的教学目标。形式的变化不能改变事物的本质，教学目标的达成应是课堂的基本目的之一，教师要紧紧围绕主要学科的教学目标实施教学。

我们仍以“三维目标”进行分析：知识与技能目标，不仅要突出主要学科的重点内容，还要注重其它学科知识与技能的应用；过程与方法目标，要充分挖掘学生在所涉学科中的学习过程与方法，各取所长，灵活应用；情感态度与价值观，着力于知识和能力应用于生活实际，通过学习创客教育，培养学生在新技术下探究科学的兴趣。

要实现多学科的融合，就需要教师详尽剖析课堂教学中包含哪几类知识与能力，对学科的广度有深入的认识。再针对学生现阶段的能力采取有效的措施和方法实施教学，确保学生看得明、听得懂、学得会、做得到、造得出。初中生的创客能力相对较弱，在分析学科广度和学生能力时，可以从以下重点学科和能力进行分析：

1.初中生认识了平面直角坐标系，认识了常见的几何图形及其特点，具备了一定的空间解析能力，初步掌握了应用函数解决简单问题的方法；

2.初中物理主要学习了包括声、光、热、力、电五类现象的基础知识，学生具备一定的科学探究能力；

3.由于编程语言主要以英文为主，初中生能在现有英语知识基础上，通过查阅字典和自学，认识和使用常用的函数和代码。

初中生学习代码式编程入门较难，建议在学会图形化编程后，再逐步掌握代码编程方法，再应用于Arduino板创作。学生在初中信息技术课程中，主要学习掌握了简单的数据处理、简单绘图、图层的应用、绘制动画等方法。如果加以适当引导，可以开展简单的3D打印创作。

教师要结合实际教学进度，对所涉学科要有充分的认识，准确地掌握学生各学科的学习进度和知识能力掌握程度。

二、创设新型情境，提出实际问题，创建理想模型

数学和物理学科中的生活事例，大多可以通过创建理想模型进行研究。创客正是利用编程和设计模型，把生活中较复杂的问题建成一个可视可控的模型。所以，在导入新课时，要合理利用创客教育把生活中遇到的情景转化为模型问题，排除干扰因素，使问题既与生活实际相关，又简单理想化。

常用的思路是：根据实际问题的提出，利用数学方法建立逻辑框架，再用图形模块呈现出来的，这需要学生能把数学、美术、信息技术等学科综合应用起来。然后，学生可以通过修改变量，反复测试和观察，从而找出各个变量与图形之间的联系。通过亲历反复的过程，对于初学者，掌握编程技巧的同时，又学会了利用逻辑函数和关系控制图形界面；对于熟练者，可以迅速地找到问题所在，通过修改变量和函数，来建立更好的可控模型。

例如上图模型中，两只猫运动相同的距离，用的时间不同，改变变量“时间”，产生多次结果，使学生直观地看清楚猫运动的快慢，很容易得出比较快慢的第一种方法：“运动相同的路程，时间越短，运动越快。”

同一模型下，在兩只猫都处于运动状态时，点击“播放/暂停”，学生通过观察、分析，判断出哪个跑得快。重启程序，多次实验，分析现象，学生不难得出第二种方法：“经过相同的时间，运动路程越长，运动越快。”

为了使结论具有普适性，还要注重随机变量的应用，用于获得多个随机结果和样本，帮助学生理解有些程序得出的结果不是恒定的，而是可变的、随机的、普适的，从而培养学生科学探究的素养。

三、解析创客空间，引导学生探究，解决实际问题

在创客空间里，要学会使用创客工具，学生不仅需要借助物理方法，还要用到数学、工程、材料物理、信息技术等知识。所以，教师要耐心地引导学生探究创客空间里的每一物，培养学生在观察中探索，在探索中思考，在思考中获得灵感，利用灵感创造新物的能力。

对于那些看似简单的编程作品，背后却是复杂的代码行，教师首先要引导学生了解这个程序是如何建立模型的。在学生熟悉了图形界面坐标系内各模块的布局后，教师要重点讲解设计界面中图形模块所对应的代码行。同时，学生通过阅读课本，理解这些过程的实际意义和数学逻辑关系。脱离实际的理论方法是不可取的，只有将创客教育方法与学科教学方法有机结合，让课堂内各学科发挥所长，才能设计出具有实际意义的创客活动。

如下图，通过提出问题：“两只猫相向而行，移动的距离不同，时间也不同，如何比较运动的快慢？”然后展示对应的程序界面，学生自行改变“时间”变量，再观察、分析，教师引导学生思考，明白此时需借助数学方法解析，才能判断两者的快慢。进而，学生再次回到代码中，找出已知变量“时间”和“路程”的值，通过相互交流、总结出比较快慢的方法：用变量“路程”除以变量“时间”，其值越大，运动越快，从而引出速度的概念，并掌握了比较物体运动快慢的第三种方法：路程与时间之比的大小。

四、完成创客任务，确立创客项目，协同动手创造

理论应用于实践，须由简到难。首先从课堂生成一个简单的创客任务，引导学生结合创客工具和材料，在组内研讨如何操作，再改进和优化。简单的创客任务主要用于检测学生对课堂内主要知识和能力的掌握情况，并引导学生自主创作，为接下来的创客项目热身。

一般地，教师可以帮助学生确立创客项目，力求项目的实用性、可行性、针对性更强。学生们利用课外时间协同完成创客项目，巩固了课堂学习成效，创造能力、团队合作能力、创新思维能力也得到了提高。

例如：要求学生尝试修改代码，做到直接在图形界面中呈现出速度的大小。教师先引导学生在函数库中寻找出合适的数学函数，再应用合适的计算方法得出结果，最后屏显出结果。在这些过程中，通过引导学生将变量代入函数运算，编排模块代码，调试，排除故障，优化代码。最后应用美术课程中所学的色彩、图形等知识，凭借计算机绘图能力，将程序界面进行美化加工，从而提升学生的审美情趣。相信学生经历了复杂而反复的过程之后，学到的不仅仅是各学科课本上的知识，还提高了应用多学科知识解决同一问题的能力，也享受到了创客的快乐。

创客教育下的课堂教学应用了多学科的知识和能力，这对教师本身的专业素质和综合素养有很高的要求。多学科融合的课堂教学，不是分教学环节将各学科糅合在一起，而是在每个教学环节中，都有多学科的知识和能力的体现。创客教育下的多学科融合，培养的是学生如何应用多学科知识和能力解决同一问题，这类似于STEAM教育理论，其倡导的超学科学习概念，注重了学科之间相互支撑、相互补充、共同发展。当创客教育真正能服务于学科课堂之时，信息技术和创客教育必将改变传统的教学，形成创客教育式的教学模式：创设新型情境，从实际问题出发，用创客工具建立模型，利用模型解决理论问题，再将理论应用于创客实践中，动手动脑进行创造。

（作者单位：枝江市马家店初级中学）

责任编辑 陈建军