基于學生自主創新實驗的課堂教學策略與實踐

摘 要：在學生自主創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、質疑、創新等環節中完成學習，達成物理教學的最優化.學生成為課堂主角，在動手體驗中發現問題，解決問題，甚至提出有創意的問題，從而提高創新力和思維能力.

關鍵詞：創新實驗;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

實驗不僅能培養學生的動手操作能力，還能激發學生的興趣與活力，是促進學生積極探索與思維的動力源泉.因此，核心素養下的物理教學應以實驗作為學生學習的引擎，驅動學生的科學思維與科學探究雙輪前行.學生自主創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新實驗展示活動中，讓學生經歷質疑、創新、展示、評價、再創新.本文以蘇科版“走進分子世界”為例，就如何引導學生自主創新實驗闡述相應的教學策略和實踐.

1 站在學生的立場設問，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，即分數至上.這樣心態下的教學，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，也發現不了實驗中的問題.學生自主創新實驗是以提升學生思維發展為目標的探究活動，遵循學生的認知規律，在探究活動中積極觸發學生建構知識的疑點，轉變為學生的思維起點.教學中，教師除了組織學生完成常規實驗，還要通過設疑策略，促使學生變化觀察視角，發現實驗中存在的問題，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現，還想做哪些嘗試？

學生質疑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，可以發現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：大家動腦筋設計實驗驗證這個猜想.

創新實驗：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，管口上端用塑料薄膜密封.觀察可以發現，液面不會下降.由此證明壓短的說法不成立.

學生質疑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：所有的組都發現有氣泡嗎？

學生：有的組有氣泡產生，有的組沒有氣泡產生.

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慢慢注入的，有的組產生氣泡的原因應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，發現使用涼開水，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，本可以就此得出結論，能節省了大量時間來做練習.但是，沒有給學生質疑的機會.疑為學之源，學生不能獨立思考，不敢質疑，這樣的教學是無效的.科學的先賢都是在質疑中有所發現的.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，教師給學生質疑的機會，再自主創新解決.也許100個學生創新的實驗中有99個還不如傳統實驗，但是學生大膽質疑，在創新實驗研究中，綜合運用批判思維、發散思維、聚合思維等多種思維形式，從而培養學生的創新意識、創新精神，鍛煉學生的創新能力，挖掘學生的創新潛力.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，變看客為創客

學生創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節展示創新實驗.學生積極參與到課堂展示活動中，角色轉變可以讓學生更加投入到創新活動中.

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計實驗，并實施實驗，總結得出結論.

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量呢？

學生：可以用小氣球做兩個等大的紅墨水球，內部放重物，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，覺得在燒杯中實驗，擴散的范圍大，不方便比較，我們還設計了在細玻璃管中擴散的實驗，這樣就可以把擴散快慢轉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，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律，能激發學生提出有創意的問題或設計出創新的實驗.如果把一堂課比做一條精美的項鏈.那么，一個個創新的實驗就是這個這條項鏈上的珍珠.當然，創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，否則培養不了學生的思維的能力.

3 讓學生動手體驗中發現， 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，錯過了思維發展的最佳時機，在學習能力或在情感、態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，最好是創新實驗.其實，創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，發現鉛塊還是粘在一起，總結結論：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，并通過使用新設備、新技術、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，逐漸培養學生的動手習慣和求真的品質.

4 結語

“走進分子世界”這節本是抽象的，但是通過學生自主創新實驗組織學生學習，學習不在停留興趣層面，而是用一個個創新實驗強烈刺激學生的學習動機，調動學生自主創新的積極性，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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