基于學生自主創(chuàng)新實驗的課堂教學策略與實踐

摘 要：在學生自主創(chuàng)新實驗的課堂教學中，教師站在學生的立場，讓學生在實驗展示、質(zhì)疑、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)中完成學習，達成物理教學的最優(yōu)化.學生成為課堂主角，在動手體驗中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，甚至提出有創(chuàng)意的問題，從而提高創(chuàng)新力和思維能力.

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實驗;教學策略;分子世界

文章編號：1008-4134（2019）14-0056中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

實驗不僅能培養(yǎng)學生的動手操作能力，還能激發(fā)學生的興趣與活力，是促進學生積極探索與思維的動力源泉.因此，核心素養(yǎng)下的物理教學應(yīng)以實驗作為學生學習的引擎，驅(qū)動學生的科學思維與科學探究雙輪前行.學生自主創(chuàng)新實驗就是遵循這一理念組織課堂教學的.它以提升學生的思維為核心，在一連串的學生自主創(chuàng)新實驗展示活動中，讓學生經(jīng)歷質(zhì)疑、創(chuàng)新、展示、評價、再創(chuàng)新.本文以蘇科版“走進分子世界”為例，就如何引導學生自主創(chuàng)新實驗闡述相應(yīng)的教學策略和實踐.

1 站在學生的立場設(shè)問，變疑點為起點

在實際教學中，教師只對學生的某一學習階段負責，甚至是只對學生某一學年負責，這樣只會將追求短期效益放在首位，即分數(shù)至上.這樣心態(tài)下的教學，教師就希望實驗越順利越好，甚至讓實驗降級，將分組實驗降成演示實驗，演示實驗降為放視頻，甚至視頻也不放，只在黑板上畫實驗，讓學生背實驗.這樣學生體驗不到做實驗的樂趣，也發(fā)現(xiàn)不了實驗中的問題.學生自主創(chuàng)新實驗是以提升學生思維發(fā)展為目標的探究活動，遵循學生的認知規(guī)律，在探究活動中積極觸發(fā)學生建構(gòu)知識的疑點，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生的思維起點.教學中，教師除了組織學生完成常規(guī)實驗，還要通過設(shè)疑策略，促使學生變化觀察視角，發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題，再對實驗加以改進.

教學片段1

活動：學生在一個量筒里裝入一半黃豆一半芝麻（如圖1所示），讀出總體積后將量筒上下顛倒多次，觀察混合前后總體積的變化.

學生：總體積變小了.

教師：想一想，這可能是什么原因？

學生：芝麻鉆到黃豆的空隙中了.

師生類比分析得出結(jié)論：分子之間存在著空隙.

教學片段2

分組實驗：向一端封閉的玻璃管中先后注入一半水和一半酒精，充滿后封閉管口，并反復翻轉(zhuǎn)玻璃管，觀察水與酒精混合前后液面的變化情況.

教師：想一想，為什么水和酒精混合后總體積變小了呢？

學生：水分子和酒精分子之間存在著空隙，當水和酒精混合時，不同分子相互進入到分子的空隙中，所以總體積會減小.

教師：對于這個實驗，你有哪些疑問或者發(fā)現(xiàn)，還想做哪些嘗試？

學生質(zhì)疑1：為什么要先倒入水，后倒入酒精？如果改變加入液體的順序，總體積還會變化嗎？

教師鼓勵學生大膽嘗試，可以發(fā)現(xiàn)當先加酒精再加水時，總體積減少的要小一些.

師生共同分析可知：后倒水，水下沉時直接侵占酒精分子間的空隙，加的水量多于一半所以，再顛倒體積變化就不明顯了.

學生質(zhì)疑2：水柱會不會是被上面那段酒精柱壓短的？

教師：大家動腦筋設(shè)計實驗驗證這個猜想.

創(chuàng)新實驗：在倒入一半水后，滴一滴食用油，再在上面倒入酒精（如圖2所示）.為了防止酒精蒸發(fā)，管口上端用塑料薄膜密封.觀察可以發(fā)現(xiàn)，液面不會下降.由此證明壓短的說法不成立.

學生質(zhì)疑3：上下顛倒混合酒精和水時，有大量氣泡，酒精分子與水分子間的空隙是空氣嗎？

教師：所有的組都發(fā)現(xiàn)有氣泡嗎？

學生：有的組有氣泡產(chǎn)生，有的組沒有氣泡產(chǎn)生.

教師：比較一下，有氣泡的組和無氣泡的組操作上有什么不同？使用的水和酒精有沒有不同呢？

學生：我們組酒精與水混合時，沒有氣泡，我們是將注射器上的導管插到液體內(nèi)慢慢注入的，有的組產(chǎn)生氣泡的原因應(yīng)該是噴射液體時混入空氣造成的.

學生：我們組注入液體的方法跟剛才那個組一樣，但是，我們分別使用了剛接的自來水和加熱后的涼開水做比較實驗，發(fā)現(xiàn)使用涼開水，沒有氣泡.

教師：你們怎么想到用涼開水做實驗的？

學生：記得在做水的沸騰實驗中，加熱水會有空氣泡冒出，我們就想到加熱可以把水中的空氣排出.

教學片段1中，教學過程順理成章，實驗容易成功，本可以就此得出結(jié)論，能節(jié)省了大量時間來做練習.但是，沒有給學生質(zhì)疑的機會.疑為學之源，學生不能獨立思考，不敢質(zhì)疑，這樣的教學是無效的.科學的先賢都是在質(zhì)疑中有所發(fā)現(xiàn)的.如果實驗缺乏體驗，真實性就差，學生接受時有心理壁壘，常常口服心不服.

教學片段2中，教師給學生質(zhì)疑的機會，再自主創(chuàng)新解決.也許100個學生創(chuàng)新的實驗中有99個還不如傳統(tǒng)實驗，但是學生大膽質(zhì)疑，在創(chuàng)新實驗研究中，綜合運用批判思維、發(fā)散思維、聚合思維等多種思維形式，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，鍛煉學生的創(chuàng)新能力，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力.高效學習不光是高分，對教師來說還要有高遠的目光，對學生來說有長期效益.

2 讓學生成為課堂主角展示，變看客為創(chuàng)客

學生創(chuàng)新實驗需要教師的指導，教師可以用實驗來串起課堂教學的過程，給予學生感染力和創(chuàng)新的動力.但是，教師演示教材上的實驗，學生可能很熟悉，不僅不能引起學生的興趣，也對學生的思維沒有提升作用，這樣的實驗就沒有了意義.教師可以由演員變成導演，組織學生在課堂教學的每一個環(huán)節(jié)展示創(chuàng)新實驗.學生積極參與到課堂展示活動中，角色轉(zhuǎn)變可以讓學生更加投入到創(chuàng)新活動中.

教學片段3

展示1：教師請一位學生將一些紅色墨水滴進一杯水中.

問題1：用紅墨水進到水里后會散開，來演示擴散現(xiàn)象，說明分子運動，你有什么疑點嗎？

學生：可能是地球幫忙的原因.

問題2：有沒有讓墨水易混合，又不讓地球幫忙的辦法呢？

學生：可以用注射器通過針頭把墨水直接注入水杯底部.

活動1：各個實驗小組用事先準備好的器材，按照上述方法進行實驗.

問題3：地球幫忙的問題解決了，但是墨水到了水的底部還是很快就混在一起了，不利于我們觀察，怎么辦？

學生：可以把彩虹糖放入水底.

學生：可以把紅墨水注入酒精的底部.

……

活動2：各個實驗小組自主設(shè)計實驗，并實施實驗，總結(jié)得出結(jié)論.

教學片段4

展示：教師準備好兩只裝有等量的熱水和冷水的燒杯，然后請兩名學生上臺，他們先后向各自的燒杯中注入一滴紅墨水，比賽誰的燒杯中的水變色快.

教師：大家對這個比賽結(jié)果有什么異議？

學生：他們的水溫不一樣，水溫高，變色快.

學生：他們不是同時滴入紅墨水的，先滴的，變色快.

學生：他們滴入紅墨水的量也不一樣，滴的越多，變色越快.

教師：大家想一想怎么設(shè)計實驗保證公平呢？我們要比較水溫對擴散快慢的影響？怎么控制滴入紅墨水的時間和質(zhì)量呢？

學生：可以用小氣球做兩個等大的紅墨水球，內(nèi)部放重物，便于沉底，再將他們同時放到水中后再扎破（如圖3所示）.

學生：我們可以在一根木棒上釘兩根釘子，這樣可以保證同時扎破.

教師：你們設(shè)計的很好，來展示給大家看.

學生：通過剛才的實驗，我們受到啟發(fā)，覺得在燒杯中實驗，擴散的范圍大，不方便比較，我們還設(shè)計了在細玻璃管中擴散的實驗，這樣就可以把擴散快慢轉(zhuǎn)化為細管中上升的高度.

展示：在兩根細玻璃管中分別注滿熱水和冷水，然后將吸入等量紅墨水的一小段吸管插入玻璃管中，迅速堵住管口，均豎直放置（如圖4所示），觀察水柱自下而上變色，相等時間內(nèi)，熱水中水柱變色部分長度大于冷水中水柱變色部分長度.

以上兩個教學片段中，教師讓學生站在課堂中央，把學生及其作品作為研究對象，這樣的教學方式符合學生學習物理的規(guī)律，能激發(fā)學生提出有創(chuàng)意的問題或設(shè)計出創(chuàng)新的實驗.如果把一堂課比做一條精美的項鏈.那么，一個個創(chuàng)新的實驗就是這個這條項鏈上的珍珠.當然，創(chuàng)新的實驗不一定都是源自孩子，源于孩子之手，也可以是孩子模仿創(chuàng)新的實驗，但是，老師必須對這個實驗有深刻的感悟，否則培養(yǎng)不了學生的思維的能力.

3 讓學生動手體驗中發(fā)現(xiàn)， 變求新為求真

科學探索是一條實證和論證螺旋上升的登峰之路.一個人如果缺少知識，他可以在任何時候補上.但是，錯過了思維發(fā)展的最佳時機，在學習能力或在情感、態(tài)度等精神層面上造成了缺陷，以后將是很難彌補的.提升思維能力的最好辦法就是動手實驗，最好是創(chuàng)新實驗.其實，創(chuàng)新的維度不是單一的，而是多維的（如圖5所示）.探究實驗中，求新、求易更要求真.

教學片段5

演示： 用兩個鉛塊演示分子引力的實驗.

學生質(zhì)疑1：粘上的.

教師：請你來摸摸看，老師有沒有在兩個鉛塊上涂抹膠水.

學生感受后回答：沒有.

學生質(zhì)疑2：外界大氣壓將兩個鉛塊壓到一起了.

教師：大家想一想有沒有辦法驗證這位同學的猜想呢？

學生：可以在真空中實驗.

學生：不可行，誰能跑太空做這個實驗，真的在太空飛船上失重當然不掉了.

學生：可以用研究真空不能傳聲時用過的抽氣機來實驗（如圖6所示）.

展示：在教師協(xié)助下，學生把兩個緊壓在一起的鉛塊放入真空罩中，然后抽氣，發(fā)現(xiàn)鉛塊還是粘在一起，總結(jié)結(jié)論：分子間存在引力.

教學片段6

教師：分子間有引力的例子很多，其實我們在剛開始學習物理時就遇到過分子引力.我們將許多回形針放入裝滿水的杯子中，杯子里的水沒有溢出的原因就是因為水分子之間有引力作用.

學生活動：在一個杯子中注滿水，是水面鼓出一些，然后在水面上搭上一根棉線把水面一份為二.接著，用手指蘸上少許清潔劑，再接觸任意一半水面，觀察到棉線向未接觸手指那邊移動并張緊（如圖7所示）.

以上兩個教學片段中，學生親自感受更有說服力，并通過使用新設(shè)備、新技術(shù)、新方法解決疑問，讓實驗更真實.教學中，教師自己除了要動手實驗搞研究，也要告訴學生，影響學生，逐漸培養(yǎng)學生的動手習慣和求真的品質(zhì).

4 結(jié)語

“走進分子世界”這節(jié)本是抽象的，但是通過學生自主創(chuàng)新實驗組織學生學習，學習不在停留興趣層面，而是用一個個創(chuàng)新實驗強烈刺激學生的學習動機，調(diào)動學生自主創(chuàng)新的積極性，讓學生在快樂中學習，讓學習不再停留興趣層面，學習就變得容易多了.

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