在綜合實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
——以“制作簡(jiǎn)易的密度計(jì)”的教學(xué)為例

李 剛

(江蘇省蘇州市教育科學(xué)研究院,江蘇 蘇州 251000)

蘇科版初中物理教材相對(duì)以往的教材有一個(gè)顯著的變化,就是設(shè)置有“綜合實(shí)踐活動(dòng)”,它是在一章后或數(shù)章后為學(xué)生提供的一種特別的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)．它從培養(yǎng)創(chuàng)新性人才和發(fā)展學(xué)生個(gè)性特長(zhǎng)的要求出發(fā),以期優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)．

這種學(xué)習(xí)活動(dòng)具有以下特點(diǎn): ① 以物理知識(shí)和科學(xué)方法為基礎(chǔ); ② 實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)的綜合和跨學(xué)科的綜合,與生活、技術(shù)、社會(huì)相聯(lián)系; ③ 需要有相對(duì)全面的實(shí)踐過(guò)程(如有較為完整的課題探究或技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程); ④ 必修與選修的結(jié)合(所有學(xué)生都必須參與綜合實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí),但課題的數(shù)量和內(nèi)容由各組學(xué)生自己選擇); ⑤ 課內(nèi)與課外結(jié)合,主要任務(wù)在課外通過(guò)小組合作完成．

如何實(shí)施?如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力呢?筆者以綜合實(shí)踐課 “制作簡(jiǎn)易的密度計(jì)”為例,談?wù)勗鯓右詣?chuàng)造技法為依托,以實(shí)驗(yàn)反思為策略,使綜合實(shí)踐課從課內(nèi)向課外延伸,從而促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．具體實(shí)踐如下.

1 教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)分析

綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種基于物理知識(shí)和科學(xué)方法的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng),學(xué)生圍繞項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行探究和設(shè)計(jì)活動(dòng),經(jīng)歷全程的探究和設(shè)計(jì),有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解,提升科學(xué)探究的能力;有利于學(xué)生對(duì)技術(shù)的理解,提升技術(shù)設(shè)計(jì)的能力．

本節(jié)課注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、嘗試體驗(yàn)、反思評(píng)價(jià)、收獲成果．具體有4個(gè)特點(diǎn): ① 知識(shí)的綜合性．這節(jié)課綜合運(yùn)用了重力、浮力、密度、二力平衡等．② 材料多樣性．配重的種類不是唯一供學(xué)生選擇的,不用限定學(xué)生的思維．③ 方法的優(yōu)先級(jí)．使吸管豎直漂浮的教學(xué)過(guò)程中可采用“試錯(cuò)”教學(xué)法,讓學(xué)生嘗試失敗并糾正錯(cuò)誤,收獲成果,讓學(xué)生反思評(píng)價(jià),得出最優(yōu)解決方案．④ 結(jié)果的開(kāi)放性．課堂是發(fā)散性的結(jié)尾,從兩個(gè)方面引發(fā)學(xué)生思考: 從創(chuàng)造性思維的角度,看是否可以進(jìn)行遷移; 從實(shí)驗(yàn)材料本身角度,看是否可以去改進(jìn),從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力．

2 教學(xué)路徑設(shè)計(jì)

教學(xué)路徑設(shè)計(jì)如圖1所示.

圖1

3 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

3.1 情境問(wèn)題，自主探究

筆者通過(guò)創(chuàng)設(shè)如下的情境,以問(wèn)題解決為線索,構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)領(lǐng)整節(jié)課的大背景,讓學(xué)生在解決問(wèn)題的同時(shí)應(yīng)用相應(yīng)的知識(shí)．

教師手上拿了一根密度計(jì),將它放入水中,觀察到液面對(duì)應(yīng)密度計(jì)的刻度線,顯示容器中液體的密度是1.1 g/cm3．容器中實(shí)際上就是普通的自來(lái)水,水的密度應(yīng)該是1 g/cm3,這是一支不達(dá)標(biāo)密度計(jì)．

問(wèn)題1:如何制作一支標(biāo)準(zhǔn)的密度計(jì)?

問(wèn)題2:實(shí)驗(yàn)桌上的有一根塑料吸管,現(xiàn)在請(qǐng)大家拿起手中這支吸管放入水中,觀察一下,它能否像剛剛的密度計(jì)一樣豎直的漂浮在水中?

問(wèn)題3:如何讓塑料吸管能豎直的漂浮在水中,這是什么原理?

問(wèn)題4:如何在塑料吸管上標(biāo)上刻度線?

問(wèn)題5:制作的密度計(jì)的刻度線有什么特點(diǎn)?

學(xué)生在真實(shí)情境問(wèn)題中慢慢學(xué)會(huì)了“直立行走．制作一支簡(jiǎn)易的密度計(jì),直接把多樣的材料展現(xiàn)在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生逐一攻克制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題．首先第一個(gè)問(wèn)題,就是如何讓一支吸管豎直漂浮在水中,放手讓學(xué)生操作實(shí)踐,可以預(yù)想到學(xué)生會(huì)出現(xiàn)將橡皮泥包裹在吸管外面的情況,但是在這個(gè)環(huán)節(jié)先不要急于去糾錯(cuò),學(xué)生解決了第一個(gè)問(wèn)題就要及時(shí)鼓勵(lì),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲．實(shí)驗(yàn)最難的部分就是密度計(jì)刻度線的標(biāo)注問(wèn)題,預(yù)想到有學(xué)生會(huì)找不同密度的液體,然后將吸管放在里面劃線的方法．教師要先肯定學(xué)生的想法,并給予鼓勵(lì),慢慢引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和智慧認(rèn)識(shí)到橡皮泥包裹在外面的缺陷,及無(wú)法根據(jù)長(zhǎng)度標(biāo)出刻度線,讓學(xué)生知其然也知其所以然．情境問(wèn)題能啟發(fā)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,促成學(xué)生的成功體驗(yàn),激發(fā)他們的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣．通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解答,可以訓(xùn)練學(xué)生的思維,體現(xiàn)“格物致知”,有利于掌握科學(xué)方法和找到解決問(wèn)題的路徑,提高學(xué)生的思維能力和思維品質(zhì)．

3.2 初步成果，反思評(píng)價(jià)

在教學(xué)過(guò)程中,用到吸管、橡皮泥、鋼絲和水等實(shí)驗(yàn)器材,學(xué)生參與度高,非常積極,課堂氛圍輕松活潑,對(duì)于學(xué)生的成果及時(shí)點(diǎn)評(píng),及時(shí)評(píng)價(jià),讓深度學(xué)習(xí)發(fā)生．

問(wèn)題6:大家可以先用自制的密度計(jì)測(cè)一測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的鹽水密度是多少?看哪組測(cè)得最準(zhǔn)?

問(wèn)題7:今天可以用如此短的時(shí)間把密度計(jì)制作好,下面來(lái)討論一下在制作過(guò)程中大家還發(fā)現(xiàn)了哪些問(wèn)題,或者遇到了哪些困難?

問(wèn)題8:同學(xué)思路非常開(kāi)闊,我們一直在想怎么把刻度線畫(huà)在外面而且不掉?為什么不能把刻度線畫(huà)在吸管里面呢?大家再想一想密度計(jì)還有什么地方可以優(yōu)化的呢?

在學(xué)生制作結(jié)束后,給學(xué)生時(shí)間思考他們制作的密度計(jì)有哪些可以改進(jìn)的地方,引導(dǎo)學(xué)生反思,讓他們通過(guò)自己的思考提出各種各樣的解決方案,如“封口”問(wèn)題,用橡皮泥易溶于水,如何改進(jìn)?“配重”問(wèn)題,每種尺寸的吸管配備多少鋼絲或螺絲釘最為合適?刻度線的標(biāo)注問(wèn)題等．

3.3 追求精品，培養(yǎng)創(chuàng)新

實(shí)踐在物理學(xué)習(xí)中占有重要的地位,是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)物理知識(shí)、應(yīng)用物理知識(shí)和研究物理問(wèn)題的重要手段、途徑和方法．在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新,這是綜合實(shí)踐活動(dòng)課的優(yōu)勢(shì)．學(xué)生制作的方案層出不窮,但要有所創(chuàng)新,教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生出“精品”．但學(xué)生的創(chuàng)新能力是不足的,要做出一個(gè)實(shí)踐創(chuàng)新的“產(chǎn)品”,往往會(huì)缺乏一些創(chuàng)造技法.為了解決這類問(wèn)題,筆者團(tuán)隊(duì)總結(jié)出一套“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)反思的策略”.在等學(xué)生自我反思結(jié)束后,教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)該“反思策略”,對(duì)他們所經(jīng)歷的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的各種過(guò)程或問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)、批判和再次深入探究,旨在使初中學(xué)生的創(chuàng)造性得到發(fā)展,有利于學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的養(yǎng)成．

學(xué)生借助教師提供的“創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)反思策略”,嘗試進(jìn)行反思: ① 能否借用?即能否借用其它實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)?有無(wú)與過(guò)去實(shí)驗(yàn)相似的東西?能否模仿點(diǎn)什么?② 能否改變?即實(shí)驗(yàn)的器材、步驟、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理等能否作其他改變?③ 能否代用?即能否用其他實(shí)驗(yàn)原理、其他動(dòng)力、其他場(chǎng)所、其他方法等取而代之?④ 能否組合?即整套實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方案是否統(tǒng)一協(xié)調(diào),能否進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合?能否和其他實(shí)驗(yàn)進(jìn)行組合?其他人的實(shí)驗(yàn)主張能否綜合?其他人的新實(shí)驗(yàn)設(shè)想能否綜合?⑤ 能否擴(kuò)大?即實(shí)驗(yàn)中能否增加什么?實(shí)驗(yàn)的器材、次數(shù)、質(zhì)量、長(zhǎng)度、厚度等能否增加?實(shí)驗(yàn)的附加價(jià)值能擴(kuò)大?⑥ 能否縮小?即實(shí)驗(yàn)中能否減少什么?實(shí)驗(yàn)器材能否再小點(diǎn)、濃縮、微型化、再低些、再輕些?實(shí)驗(yàn)裝置能否采取內(nèi)裝?⑦ 能否重新調(diào)整?即可否更換部分實(shí)驗(yàn)器材,用其他的型號(hào)、種類,用其他設(shè)計(jì)方案,用其他順序?⑧ 能否顛倒過(guò)來(lái)?即可否顛倒方位?⑨ 有無(wú)其他用途?即現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)還有沒(méi)有新的用途?或稍加改進(jìn)能否擴(kuò)大它的用途?“奧斯本檢核表法”曾被譽(yù)為創(chuàng)造技法之母,根據(jù)她派生出的新創(chuàng)造技法就有很多.根據(jù)她創(chuàng)生的“創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)反思策略”,充分保留了“奧斯本檢核表法”有利于強(qiáng)制性打開(kāi)發(fā)散思維的重要特征,在初中和高中的物理教學(xué)實(shí)踐中,被證實(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新很有效．

3.4 拓展外延，展示成品

綜合實(shí)踐活動(dòng)的選題能夠?qū)⑽锢砼c自然、生活、社會(huì)、技術(shù)、環(huán)境聯(lián)系起來(lái),利用這種活動(dòng)有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”教育．

活動(dòng)任務(wù)布置:學(xué)生查閱密度計(jì)的相關(guān)資料,了解密度計(jì)在生活中的應(yīng)用情況,歸納整理收集到的信息資料,準(zhǔn)備以小組為單位進(jìn)行密度計(jì)探究與制作,為制作成品準(zhǔn)備自己所需要的材料．

活動(dòng)探究與制作:以項(xiàng)目小組為單位,交流、討論收集到的信息,制定方案,進(jìn)行密度計(jì)制作活動(dòng)．用故事板的形式將小組的想法、設(shè)計(jì)圖紙、解釋設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)記錄表、得出的結(jié)果、感想等記錄下來(lái),在課上交流展示．

由于這項(xiàng)活動(dòng)制作的成品形式是多種多樣的,給出了較大的創(chuàng)造空間,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣,愛(ài)好、思維上的聯(lián)想創(chuàng)作出各種各樣的作品,獲得成功,體驗(yàn)創(chuàng)造的快樂(lè).通過(guò)展示評(píng)價(jià)活動(dòng)提升學(xué)生的批判性思維能力．本次活動(dòng)將通過(guò)小組自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等方式,對(duì)探究密度計(jì)制作過(guò)程、設(shè)計(jì)、性能、外觀以及器材、資源的利用和時(shí)間的管理、團(tuán)隊(duì)合作等方面進(jìn)行評(píng)估,并指出最成功之處和提出優(yōu)化的建議．

4 結(jié)語(yǔ)

在蘇科版義務(wù)教育物理教材中,共設(shè)置了9個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng),其選題來(lái)自于對(duì)自然界的觀察、生活應(yīng)用的需要和社會(huì)發(fā)展的需求．綜合實(shí)踐活動(dòng)課主題大體分為3種類型:以研究性學(xué)習(xí)為主的探究活動(dòng),如從防治噪聲污染出發(fā),研究“比較材料的隔聲性能”的方法等;以實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)類類活動(dòng),如密度計(jì)的制作、簡(jiǎn)單電路的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)和制作一個(gè)機(jī)械模型等;以社會(huì)考察為主的體驗(yàn)性活動(dòng),如從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行“家庭用電的調(diào)查研究”等．

不同類型的綜合實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)路線:探究性活動(dòng)一般以“主題—探究—表達(dá)”的過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì),而技術(shù)與制作活動(dòng)通常以“任務(wù)—方案—評(píng)價(jià)”的方式來(lái)組織．教師引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)創(chuàng)造中主動(dòng)提取并運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題,學(xué)生面對(duì)真實(shí)、復(fù)雜的具體任務(wù),綜合而靈活地使用所學(xué)知識(shí)、技能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、工具開(kāi)發(fā)等方面富有創(chuàng)意的實(shí)踐活動(dòng)．有利于發(fā)展學(xué)生的合作交流能力與使用復(fù)雜互動(dòng)工具的能力;有利于學(xué)生更加主動(dòng)而深度地參與,并且意識(shí)到知識(shí)是有用的,從而有利于學(xué)生形成對(duì)科學(xué)的正確態(tài)度并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣．針對(duì)學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)能力較弱的現(xiàn)狀,有利于強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)理念,培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力．綜合實(shí)踐課中技術(shù)與制作活動(dòng)的特點(diǎn)決定了其成為發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力、科學(xué)論證能力、實(shí)踐應(yīng)用能力等關(guān)鍵能力的天然載體．