创客教育融入小学科学课的实践

创客教育是创客精神融入教育而产生的一种全新的教育模式，开拓了创新教育的新领域。小学阶段将创客教育与科学课有机结合，鼓励学生通过动手制作和创造发明，可有效培养他们的实践能力和创造力。

一、在科学常规教学中融入创客教育

随着新课程改革的顺利推进，科学教材充分体现了科学学习的开放性原则，除了一些刚性的基本要求外，给教师留下了更多自主设计空间，这就为他们根据实际所需，创造性地利用教材提供了可能。教师以教材内容为基础，结合生活实际，为学生提供自主创造的空间，能激发他们科学探究的兴趣。

例如，在六年级《斜面》一课中，学生领会到斜面蕴含的科学原理。在此基础上，我提供多样的器材，将更多的时间留给学生设计“创意斜面”，拓展他们的创意空间。学生自主设计各种独特的斜面结构，并探究斜面省力的规律。

螺旋式创意斜面：利用卷曲的木板或塑料管等材料，形成类似螺旋楼梯的结构。这种斜面的一端连接地面，另一端则延伸至所需的高度，特点是不仅节省空间，还增加了斜面的长度，使得物体在上升过程中所需的力减小。

折叠式创意斜面：使用可折叠的木板或金属框架，通过铰链或其他连接件将木板连接成可折叠的斜面，特点是便于携带和存放，适合在户外或空间有限的场所使用。同时，通过调整折叠的角度，可以改变斜面的倾斜度，从而满足不同物体的上升需求。

滑道式创意斜面：利用光滑的金属板或塑料板等材料，制作成具有一定倾斜角度的滑道。滑道的两端可以连接地面和所需的高度，形成一个连续的斜面。这种斜面适用于需要快速、平滑移动物体的场合，由于滑道表面光滑，物体在下滑过程中能够减少摩擦阻力，从而节省能量和时间。同时，通过调整滑道的倾斜角度和长度，可以控制物体的下滑速度和距离。

这些创意斜面的设计和制作，不仅展示了学生的创新思维和动手能力，还为他们提供了探究斜面省力规律的各种载体，使他们更加全面、深入地理解斜面的工作原理和省力效果。

实践中，教师可将以3D打印、scratch编程、机器人等技术为代表的创客教育有机地融入课堂教学中。例如，在学习《滑轮》一课时，学生理解“定滑轮不能省力，但可改变用力方向”这一原理存在困难。而3D打印技术作为一种以数字模型文件为基础，运用可黏合材料逐层打印构建物体的快速成型技术在此大显身手。它能够依据定滑轮的结构特点，精准地将定滑轮以及相关的杠杆组合模型打印出来。教师在呈现定滑轮相当于无数个等臂杠杆这一抽象概念时，通过3D打印的模型，可以让学生清晰地看到定滑轮内部杠杆的支点、阻力点和动力点的分布与相互关系，从而直观地理解定滑轮为何不能省力。

在制作过程中，传统“雕刻”等方式难以让杠杆的缺口在同一水平线上，而3D打印技术可依据设计好的图纸，精确控制每一部分的形状与位置，轻松解决这一问题。使用尼龙材料打印，不仅使模型结实耐用、可重复利用，降低教学成本，还能保证模型在展示和操作过程中的稳定性与准确性，方便学生反复观察和操作以加深理解。如此一来，3D打印技术将抽象的滑轮原理具象化，有效突破了教学难点，帮助学生更好地掌握科学知识。

二、在科技兴趣小组活动中融入创客教育

科技兴趣小组活动是科学教学的有效延伸，也是培养学生科技创新能力的有效载体。科技兴趣小组开展的活动非常丰富，如航模、四驱车组装、科幻画创作、科技制作、创新发明等。活动内容要突破教材局限，体现学生自主性，凸显实践探究性。例如，我指导的创新发明组在制订学期计划时以“循序渐进、实践为先”为原则，一般安排3个阶段活动，即模拟动手实践、生活创意比拼和科技作品制作。

模拟动手实践中，教师可以指导学生动手制作走马灯等作品，让他们感受科学的神奇与魅力。走马灯，这一源自中国古代的传统玩具，以其独特的动态美吸引着学生。在动手实践课上，学生利用简单的材料，如纸片、竹签和蜡烛，亲手制作属于自己的走马灯。当蜡烛燃烧产生热气流时，走马灯的叶片便开始旋转，仿佛一幅幅生动的画面在眼前流动。学生在制作过程中，不仅学会了热空气上升的原理，还体会到了探索与创造的乐趣。另一项令学生兴奋的实践活动是制作“会唱歌的杯子”。学生利用共振和空气振动的原理，将不同大小的杯子进行排列，并通过敲击或吹气的方式，使它们发出悦耳的声音。学生在尝试和调整的过程中，逐渐掌握了如何调整杯子的尺寸和排列顺序，以获得最佳的音效。当听到自己亲手制作的杯子发出美妙的旋律时，他们的脸上洋溢出满满的成就感。

生活创意比拼中，学生的创意来自对日常生活中的物品与现象的观察与思考，是科学知识与思维创意的结合，是创客精神的表现。例如，有的学生从超市售卖的多头牙刷得到启示，设计了多头毛笔；有的学生根据日常观察思考，设计了自助吸水花盆；等等。虽然这些创意还有许多需要改进的地方，但他们善于思考、勇于探究的精神是值得鼓励的。

有了前两阶段的铺垫，科技作品制作便水到渠成。例如，有学生模仿扫地机器人，利用纸板、轮轴、电池、风扇叶等简单材料制作了毛毛虫扫地机。它能够自动在地面上滚动，并通过风扇叶产生的吸力将灰尘吸入机器内部，从而完成清扫工作。这款作品不仅体现了学生对扫地机器人的观察与思考，还展示了他们运用科学知识解决实际问题的能力。学生或独立设计，或与他人合作，完成一件件彰显灵性与创意的作品，让人欣喜不已。

三、在科技创新实践中融入创客教育

实践证明，开展科技创新实践活动，是激发学生科技创新兴趣，提高他们科技创新能力的有效途径之一。有的学校每年都要举行“十月科技节”系列活动，学生的科技作品展评是活动的重头戏。科技节的优秀作品“智能环保花盆”，学生在花盆内设置了湿度传感器和自动灌溉系统，能够实时监测土壤湿度并根据需要自动浇水，有效避免了过度灌溉或水分不足的问题。此外，花盆还配备了LED植物生长灯，能够根据植物的生长周期调整光照强度和光谱，促进植物健康生长。学生还利用3D打印技术制作花盆的外壳，使其既美观又实用。

有的学生通过与农民伯伯深入探讨，对农机具的改进有了更加明确的方向，针对农田灌溉过程中存在的浪费水资源、灌溉不均匀等问题，设计改进了一款智能灌溉系统。该系统利用物联网技术和传感器技术，能够实时监测农田的土壤湿度和作物生长情况，并根据监测结果自动调整灌溉量和灌溉时间。通过智能灌溉系统，农民可以更加精准地控制灌溉过程，提高水资源的利用效率，同时降低灌溉成本和对环境的负面影响。在探究活动中，学生全身心投入，活用信息技术手段，不但体验到科学探究的艰辛，也享受到科技创新的乐趣与魅力，从而把科技创新变为一种需求。

各类青少年科技创新竞赛是中小学科技活动优秀成果集中展示的一种形式，为校园小创客提供了一个更大、更好、更宽广的展示与学习的机会。通过校园科技教育与创客教育的有机融合，能培养出更多校园小创客，使他们有机会站在全国、全省科技创客的舞台展示自我，收获自信。例如，六年级学生张某对环保问题有着深刻的认识和强烈的责任感，在校园创客教育的启发下，她利用塑料瓶、旧报纸等废旧物品，设计并制作了一款小型风力发电装置。装置不仅造型美观，而且在实际测试中展现出了良好的发电效果。

（作者单位：山东省青岛市即墨区教育教学发展研究中心）