创客教育下的高中物理教学案例设计

    穆俊

    ◆摘? 要：近年来，以3D打印机和开源硬件为代表的创客运动已然成为当前的热门话题，其在教育领域中的应用也深受社会关注。此前，不仅仅是英国、美国等发达国家，以中国为代表的部分发展中国家也深刻认识到创客教育的战略价值，并且已经将其应用于教育实践中。本文以高中物理的“重心”这一部分内容为例，深入研究创客教育下的高中物理教学案例设计，旨在为相关工作人员和教育人员的实际工作提供一些新的理论支撑。

    ◆关键词：创客教育;高中物理;重心

    创客运动最初起源于美国，其本质是以实践设计、创新创造为主要标志的新文化运动，如今的发展已经覆盖全球。当前，创客运动与教育的融合发展正在逐渐革新传统教学模式，创客教育这一理念也逐渐深入人心。相对于传统的教育模式而言，创客教育更加注重创新、合作、实践等，对于培养学生的核心素养而言具有至关重要的作用和意义。但是针对当前创客教育发展的实践情况来看，教学整合分析、创客教育理念构建等研究还处于初步探索和研究的阶段，如何利用创课教育进行教学案例设计还需要相关教师对此予以深入研究。

    1前情分析

    “重心”是高中物理必修一“重力”这部分内容的一个分支，在学习完这一章节前半部分内容之后，学生已经认识并理解到“力是物体的相互作用，其中包含受力物体、施力物体和力这三个要素”。而“重力”是力学的重要组成和基础，既承接着初中物理力学知识，也启下着高中物理力学知识。而重力是由于地球的吸引而使得物体承受的力，其主要的教学内容包括“重力方向”“重力大小”和“重心”这三个方面，“重心”是其中最为抽象，也比较难的一点。高中物理教科书首先通过等效思想提出了“重心”这一概念，然后通过“悬挂法”探究了平面物体的重心位置。在这一部分的教学实践中，教师既要让学生理解等效思想，又要深入理解重心点的具体位置。从一定层面来讲，要有效提高这部分课堂教学实践的效果，还需要增强学生的参与度，利用多元化的教学模式引领学生主动积极地融入到课堂中，例如通过创设游戏情境、创客教具等让学生亲自体验，认识到学习重心在生活中的重要作用。

    2创客教育下的高中物理教学过程设计

    2.1利用游戏情境导入新课，引出教学“重心”

    在学习“重心”这部分内容之前，学生已经了解过“平衡”的概念，教师在教学过程中应当让学生再次回顾这一概念背后隐藏到物理规律，使得学生能够将所学的知识前后关联起来。此时教师可以利用多媒体展示不倒翁的动态图片，并且引领学生根据这幅图片发挥想象，让学生联系之前所学的“二力平衡”这一知识点来分析不倒翁的受力情况，顺势引出“重心”这一具体概念。与此同时，为了让学生更加深刻的理解“重心”，教师可以在课堂上创设游戏情景：让自己身体的一侧从上到下紧贴在竖直的墙上站好，看不靠墙的那只脚能否抬起来，并且坚持一段时间。这样一方面有利于充分調动学生的课堂兴趣，另一方面也能让学生通过游戏体验进一步思考“这个游戏情景中，不靠墙的那只脚站不起来的具体原因”，然后教师再对其加以引导，告诉学生这个游戏的主要原理就是：正常情况下，我们身体需要向右移才能抬起左脚，但是在我们这个游戏情景中，由于我们身体的一侧紧贴在竖直的墙壁上，也就导致我们的身体重心无法移开，左脚自然也就无法抬起。这样能够让学生在这个游戏情境当中深入理解“重心”这一概念以及具体作用。

    2.2通过实验探究确定“重心”位置

    在了解了“重心”基本概念和作用之后，还需要明确不同物体的重心位置，但在这之前，还需要进一步明确重心的具体确定方法。在教学过程中，教师可以首先让学生知道重心的确定主要涉及到两种情况：一是物体的质量分布较为均匀，这时的重心位置与物体的形状有很大的关系;二是物体的质量分布不均匀，这时要确定重心位置，不仅要考虑物体形状，还要确定这一物体内的质量分布情况。与此同时要明确两个比较重要的点：一是重心并不等于最重的点，而是物体各个部分所受重力的集合点;二是重心并非在物体本身上，例如质量分布均匀的球形纸盒，它的重心点就是球心，而非纸盒上。在此之后，为了让学生深入理解上述相关概念和注意点，教师可以在课堂上开展实践活动，让学生亲自探索、亲自发现“重心”的位置，同时还可以创作一些特色作品，在班级内分享自己对于平衡的理解。例如，要是可以首先举例：教师可以提前准备一些形状不规则的薄板，再告知学生薄板重心的位置可以通过两次悬挂来确定之后，让学生思考这种方法的合理性。在这过程中，教师可以先行示范，对上述木板进行重心位置确定，并在确定之后用手指支撑起这一薄板，发现能够达到平衡即可。然后学生要根据教师的示范进行任务模仿，不仅要研究质量分布均匀的物体重心位置，还要研究质量分布不均匀物体的重心位置。最后，要进一步应用创客教育理念，开展高中物理教学，还可以增加DIY教学环节：让学生提前准备好水和易拉罐，然后在易拉罐中装满水，试着拉易拉罐斜立，多次反复的调节水量，直到易拉罐可以斜立起来，以此利用重心的特点展示平衡的魅力。

    3结束语

    对于“重心”这一章节的教学而言，教师首先要进行实验示范，让学生了解“悬挂法”的具体操作方法以及原理，然后在学生亲自实践的基础之上明确质量均匀、质量不均匀、形状规则、形状不规则的物体的重心位置，让学生在亲自操作的过程中进一步理解确定重心位置的基本原理。在此之后，教师可以引导学生进行DIY活动，引领学生在观察完教师课件之后进行模仿创作，进一步引领学生利用“重心”知识，实现创客教育与高中物理教学的融合发展，对于提高其教学效果而言，具有至关重要作用和意义。

    参考文献

    [1]刘炳华.核心素养视角下创客教育与高中物理教学的有效融合[J].西部素质教育，2019，5（12）：62-63.

    [2]桂丹贝.基于创客教育理念下的高中物理教学案例设计研究[D].山东师范大学，2019.