基于创新思维能力培养的科创社团教学实践研究
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作者:李敏华
摘 要：创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。近几年，在科创社团的教学实践中，笔者确定了社团的建设方向，在社团前中后期建设中，让学生通过模仿学习、以赛促学、交流分享等各种方式，逐步培养学生的创新思维，并取得不错的成效。
关键词：创新思维;科创社团;教学实践
创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。那么，科技社团作为学校课程的一个重要补充。如何激发学生的学习兴趣，更加有效地培养学生的创新思维和创造能力呢？对此，近几年，笔者在科创社团中，不断地去探索和尝试。本文将从Arduino+3D打印社团的建设中，谈谈如何在社团中对学生的创新思维和创造能力进行培养。
一、确定社团建设的方向
近年来，随着开源软硬件的普及，笔者学校选择了建立以Arduino+3D打印为特色的科创社团。Arduino作为一款开源电子原型平台，有较强的易用性和拓展性，具有重量轻、体积小的特点。并且通过自带的I/0接口和拓展板，可以与各种传感器、蓝牙、电子元件等相连。通过让学生学习Mixly开源图形化编程软件，用直观的图形化积木堆叠的方式，让学生实现程序对硬件的控制，把各种创意转变为现实。再结合3D打印，给不同的作品设计外观造型。两个项目的结合教育，有利于激发学生的积极性和参与热情，把各种创意转变为现实。
二、社团的初期建设――模仿学习，熟悉电子元件
一开始，学生对软硬件都不熟悉。在课程设置中，笔者以实例为主线，让学生熟悉编程软件，同时了解不同传感器、电子元件。例如：在学习三色LED灯模块中，先让学生模仿学习点亮一LED灯，到两个，再到调整红、绿、蓝三种光线的数值，混合出不同的颜色。模仿学习完之后，在学生的最近发展区适当增加不同的难度，让学生进行思维碰撞。灯光可以与什么传感器结合，实现什么效果，在哪些场合使用过？学生会联想到教学楼的可控灯光、手机灯光不使用几秒钟后会自动黑屏、路边白天不亮晚上亮的灯光等等。教师再引导学生加入声控模块、光线传感器、旋钮模块等。通过新的任务和问题情境的呈现，让学生逐渐产生模仿迁移效果。表现出一种创新性的模仿学习。初期教师通过加强学生的理论学习，从实例出发，鼓励联想生活，让他们在模仿中产生想法，使他们意识到原来创新不难，生活的便利离不开科技，生活的便利需要他们脑洞大开。
三、社团的中期建设――以赛促学，培养创新思维
每年市、区、学校都会举办不同的发明创造比赛。笔者会以此为契机，引导学生创作属于自己的作品，让学生学有所成，增强成就感。
首先，了解比赛规则，欣赏往年不同的优秀作品。鼓励学生说出作品中所用到的传感器，让学生进行分析、讲解。学生不清楚的地方，教师再进行补充，让学生感受到原来原理很简单，他们都可以做到。在欣赏优秀作品过程中，再引导学生进行思考。例如：疫情当下，学生看到学校每个洗手间里都提供了洗手液，但是有太多学生频繁接触洗手液，加之洗手液会因为裸露在外面或者太阳的长期暴晒而失去杀菌效果，所以学生想到制作一个免接触洗手液，通过3D打印外观，超声波传感器测距，控制两个舵机实现免接触。原理很简单，但是让我们的日常生活更方便。
然后，引导学生以组为单位，讨论选题。爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”可见，一个优秀选题决定着发明创造的方向和目标。笔者会启发学生在生活、学习中去寻找。例如：使用这些传感器可以方便大家的生活、学习，可以纠正日常中的一些不良习惯，等等。围绕日常的需求，跳出局限，打破惯性思维，提出各种点子。让学生善于观察生活、乐于创新思考。
例如：有学生提出，手骨折时，受伤部位是不可以湿水或有过多水蒸气进入的，同时还要保证温度不能过高，否则伤口就容易发炎。因此，通过讨论制作了石膏温湿度提醒器，作品能敏锐地检测到当前环境的温湿度情况，并在温度或湿度过高的情况下报警提醒。有学生留意到学校的人工湖存在安全隐患，他们想到制作一个防跨栏提醒器。通过红外传感器来检测是否有人靠近危险地带，当检测到有人靠近时，蜂鸣器发出响声提醒当事人，同时还能把“有人跨栏了”的信息发送到保安的手机里。
创意的产生通常来源于积累和身边的观察。因此，在平时教学中，笔者会训练学生留心观察，养成爱观察的习惯，发现生活中熟悉的事物有什么不方便、不合理的地方就记下来、提出来。同时，对于学生提出的选题，教师不轻易否定，与学生反复推敲沟通。当学生的思路受阻时，当学生的方案难以实施时，当学生的结论不能确定或有问题时，教师要进行适时的点拨和启发。例如：学生发明了聋哑人智能说话手套，只要戴上手套，用自己的大拇指，依次连接其他四个手指，就能实现“说话”功能。在制作时，笔者给学生提出建议，表示现在的手套还存在语句量比较少等缺点，仅能限于一个场景的实用。学生就想到可利用手机蓝牙连接网络，录入更多的场景，然后用手套切换场景，表达出来，让聋哑人能表达更多的话语，丰富了手套的功能。
最后，教师将学生的作品进行整理，让学生积极参加各级各类的创新比赛，为学生搭建实践和展示自我的平台。同时吸引更多学生积极参与科创社团活动，开发学生的创造潜能，提高学生的综合素质。
四、社团的后期建设――交流分享，拓宽知识视野
在作品制作过程中，笔者会展开交流活动。让每组成员简单介绍作品，包括能实现的功能、用到的传感器等等。同时，让其他同学献计献策，可以增加什么功能进行完善，外观的设置如何改善等。在交流的过程中，学生可以更好地完善自己的作品。完成作品后，让学生进行分享，详细介绍作品，并制作成视频，在年级或者往后的社团中给其他同学播放。宣传身边学生的创新成果，增强仪式感和学生的成就感。
让创新成为校园的一道美丽的风景线，让校园吹起创新之风。在交流、分享的过程中，一方面让学生自信表达，获得成就感;另一方面可以开阔视野，见多识广，让学生产生更多的想法和创意，为后续的作品制作作铺垫。
五、社团的可持续发展――分层教学，引导合作共赢
为了让社团里面的成员各方面得到不同的提升，笔者在第一学期采取了分层教学的方式。让刚踏入社团的七年级新生进行Arduino的基础学习，实现程序对硬件的控制，把各种创意转变为现实。而八年级的学生经过一年的学习，已经有一定的基础，可以独立地制作作品，但是对作品外观的设置还欠缺，所以引导学生结合3D打印，激光切割，给不同的作品设计外观造型。到第二学期，笔者采取以旧带新的方式，由八年级的学生带领七年级的学生，针对比赛制作作品。八年级的学生在去年的学习中已经积累了一定的比赛经验，对作品的制作有了更明确的方向，可以指引七年级的学生一起完成。七年级的学生熟悉编程和硬件的连接，可以很好地协助完成作品。两个年级的学生在相互交流学习中，思维碰撞，提升创新能力，合作共赢。
科创社团作为学校的重要组成部分，是激发学生的自发性、发展学生创新思维能力的有效途径，同时也是对第一课堂的补充。让学生能够轻松自主地认识和发现新知识、新思想、新事物和新方法，可以为将来成为创新型人才奠定素质基础。笔者将继续在社团中潜心探索，不断增强自身能力，以期不断提高学生的创新思维能力。
参考文献：
[1]刘志伟.创新点亮教育――青少年科技创新教育思想与实践[J].中小学信息技术教育，2018（06）.
[2]詹青龙，杨梦佳.“互联网+”视域下的创客教育2.0与智慧学习活动研究[J].远程教育杂志，2015（06）.
nlc202209091521
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