基于创客教育的大学物理生态教学模式的创建研究

张平，陈佰树，张欣艳，左春英，朱文霞

（黑龙江八一农垦大学理学院，黑龙江大庆 163319）

随着高等教育的发展， 高等院校课程的教学改革越来越引起各方面的重视。 教学改革的思想就是要改变教师单方向对学生进行讲授和灌输的传统教学方法，彻底调整教师教学和学生学习之间的关系。特别是“互联网+”背景下，加强信息技术与教学的融合是教学发展的必然趋势，建立师生之间的双向循环交流、学生个体自主和学生之间协作学习的教学模式， 大力培养适应社会发展需要的全方位人才。近一段时间以来，创客理念、创客空间进入学校校园，此时学生和教师成为有思想和有动机的创客。随着创客运动的蓬勃发展，高校管理层越来越理解和意识到创客理念的重要性，开始把创客理念和学校的教育结合， 更好地利用所学的知识进行发明创造， 创客教育成为培养具有创新创业能力学生的重要途径。在如今的大众创业、万众创新的新时代背景下，创客教育理念运用到高校课程教学中，具有重要的意义和实践价值。该文中，我们尝试将创客教育理念和生态教学模式有机结合，在大学物理课程中实行该教学模式，鼓励学生在实践学习中改进和实现自己的创意，改变传统的灌输式教学模式。在这样的教学模式中，任课教师和学生可以相互学习，学生之间交流合作机会增多，不仅能培养学生的创新思维，而且能锻炼其团结协作能力和动手能力。

1 生态教学的含义

生态教学是根据生态学的理论和思想，认为教师、学生、课堂文化、课堂环境是组成这种教学模式的四要素，应该形成一种立体循环和相互依存的生态系统。在这里，教师和学生在生态教学中都占主体地位。传统课堂教学中，教师往往采用灌输式的生硬教学模式，学生则只能被动学习。在生态教学课堂中，教师会积极引导和启发学生，学生在学习中边思考边研究，提高学习主动性的同时培养其创新思维。 教师以生态系统理念为指导，尊重学生的主体地位，培养学生自主学习的能力，如果遇到学生团队仍然不能解决问题，则要求学生做好记录，课堂上由教师进行问题解答及知识的拓展，进而提高物理学习成效。

2 生态教学的主要要素分析

2.1 生态教学的关键——教师

教师是生态教学的关键，是教学改革的实施者。教师从传统教学中灌输教育模式的传输者转变为学生自主学习的引导者，其主要职能是分析学生的需求和想法，设计学习任务和学习项目，利用网络在线教学平台提供学习所需的材料。 在生态教学模式中教师需要不断探索教育教学的核心理念，引导学生根据自身发展需要进行学习。

2.2 生态教学的核心——学生

学生是生态教学的核心，是教学改革的最终受益者。 在传统教学模式中，学生往往是被动接受，在生态教学模式中学生能够根据自己知识领域需求主动了解相关物理知识，学习主动性提高，由传统被动地接受者成了知识的消化者和吸收者。在学习过程中，学生不断加工学习资源，全面消化知识，最终引起自身知识结构的变化。

3 基于创客教育的大学物理生态教学模式的构建

3.1 构建在线教学平台，开展网络课堂教学

课程教学团队从2015年开始， 利用一年多时间，建成了大学物理在线开放课程。在课程开始前期，教师通过大学物理在线平台线上下达教学任务清单， 任务清单中包含课前学习内容、学习目标、微视频、课前测试等。 大学物理在线平台中还包含相关领域的科技前沿和前景介绍，有助于学生拓宽知识面，增加科学见识，调动学生的兴趣和学习的积极性。学生通过唾手可得的移动终端如手机APP 登录平台学习相关知识微视频，获取对学习内容的初步认识。课前测试是生态教学中不可或缺的环节，能够检验学生课前学习任务的学习效果。具体教学实施中，在线测试应有明确的完成截止日期，以便课前教师了解学生的预习结果，并整理、筛选学生答题情况，为下一步的课堂教学做好充分的准备。 由于教学内容的难易程度和学生的学习能力差别，除了在教学平台设有互动模块外，教师挑选前一年级中成绩较好且责任心强的学生， 加入大学物理导学群，组成了经验丰富且学习能力强的导学团。当学生自学遇到困难时，可以向导学团成员请教，给予力所能及的指导。当学生学习出现惰性时，此时导学团就起到了督促的作用。

3.2 利用翻转课堂，调整教师教学和学生学习的关系

这里的课堂创客空间指的是传统教室和传统教室外其他学习场所。 在传统教室，主要用于学生交流、师生互动和答疑解惑。 学生之间讨论在网络创客空间遇到的问题，学生互相进行答疑。教师根据学生之间的讨论效果，解决学生自己解决不了的问题，进行点评、总结和强调教学的重点。最后，解释与生产和生活相关的现象。此环节是对前面学习的升华，进一步巩固和强化对知识的理解。在传统教室外其他学习场所，主要采取现场教学的形式。 例如，大学物理内容比较枯燥和抽象，所以针对大学物理中某些典型现象，为了使学生更直观地感受现象， 便把教学地点从传统教室转移到了大学物理演示室。在演示室中，学生通过观察和动手获得更加深刻的体验和感悟。

3.3 利用创新平台，开展创客教育

在创新实验室中， 学生完成演示实验仪器的改进和制作、实验仪器的修理和研究课题等。 在课后阶段，鼓励学生对大学物理演示室中的演示仪器进行改进和创作。在这过程中，学生通过在中国知网上查阅文献资发挥想象力， 将与演示仪器相关的创意以小组协作形式制作出来。另外，给学生提供一些他们感兴趣的课题或项目，让他们按计划研究。 例如，关于圆电流环周围磁感应强度的计算及其磁场线分布图。在此过程中，学生就要利用毕奥—萨伐尔定律， 给出磁感应强度的表达式。 但是，磁感应强度表达式中的积分是积不出的，应该采用数值算法编程来积。这样一个项目研究下来，学生掌握到的知识就有毕奥—萨伐尔定律、 积分和matlab 程序等。 在这个过程中，学生不仅能加深对书本知识的理解，而且能学到物理学科之外的知识和技能。

4 结论

在线学习平台能够使学生的学习资源更加丰富，翻转课堂中老师和学生在角色互换中共同学习、相互促进，创新平台则能使激发学生的发散思维，利用学科之间的知识联系解决实际问题。因此，以创客教育为基础的生态教学可以提高学生的学习兴趣，使其加深对书本知识理解的同时增强其实践操作能力，培养创新思维。随着科技不断进步，创客教育的内容和模式必将不断更新发展，在大学物理教学中发挥越来越重要的作用。