摘 要：在學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，教師站在學(xué)生的立場(chǎng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)展示、質(zhì)疑、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)中完成學(xué)習(xí)，達(dá)成物理教學(xué)的最優(yōu)化.學(xué)生成為課堂主角，在動(dòng)手體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，甚至提出有創(chuàng)意的問(wèn)題，從而提高創(chuàng)新力和思維能力.

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);教學(xué)策略;分子世界

文章編號(hào)：1008-4134（2019）14-0056中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

實(shí)驗(yàn)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，還能激發(fā)學(xué)生的興趣與活力，是促進(jìn)學(xué)生積極探索與思維的動(dòng)力源泉.因此，核心素養(yǎng)下的物理教學(xué)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引擎，驅(qū)動(dòng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究雙輪前行.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)就是遵循這一理念組織課堂教學(xué)的.它以提升學(xué)生的思維為核心，在一連串的學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)展示活動(dòng)中，讓學(xué)生經(jīng)歷質(zhì)疑、創(chuàng)新、展示、評(píng)價(jià)、再創(chuàng)新.本文以蘇科版“走進(jìn)分子世界”為例，就如何引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)闡述相應(yīng)的教學(xué)策略和實(shí)踐.

1 站在學(xué)生的立場(chǎng)設(shè)問(wèn)，變疑點(diǎn)為起點(diǎn)

在實(shí)際教學(xué)中，教師只對(duì)學(xué)生的某一學(xué)習(xí)階段負(fù)責(zé)，甚至是只對(duì)學(xué)生某一學(xué)年負(fù)責(zé)，這樣只會(huì)將追求短期效益放在首位，即分?jǐn)?shù)至上.這樣心態(tài)下的教學(xué)，教師就希望實(shí)驗(yàn)越順利越好，甚至讓實(shí)驗(yàn)降級(jí)，將分組實(shí)驗(yàn)降成演示實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)降為放視頻，甚至視頻也不放，只在黑板上畫實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生背實(shí)驗(yàn).這樣學(xué)生體驗(yàn)不到做實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，也發(fā)現(xiàn)不了實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是以提升學(xué)生思維發(fā)展為目標(biāo)的探究活動(dòng)，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在探究活動(dòng)中積極觸發(fā)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的疑點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的思維起點(diǎn).教學(xué)中，教師除了組織學(xué)生完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)，還要通過(guò)設(shè)疑策略，促使學(xué)生變化觀察視角，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，再對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn).

教學(xué)片段1

活動(dòng)：學(xué)生在一個(gè)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(xué)生：總體積變小了.

教師：想一想，這可能是什么原因？

學(xué)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(xué)片段2

分組實(shí)驗(yàn)：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(fù)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(xué)生：水分子和酒精分子之間存在著空隙，當(dāng)水和酒精混合時(shí)，不同分子相互進(jìn)入到分子的空隙中，所以總體積會(huì)減小.

教師：對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你有哪些疑問(wèn)或者發(fā)現(xiàn)，還想做哪些嘗試？

學(xué)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(huì)變化嗎？

教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)先加酒精再加水時(shí)，總體積減少的要小一些.

師生共同分析可知：后倒水，水下沉?xí)r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(xué)生質(zhì)疑2：水柱會(huì)不會(huì)是被上面那段酒精柱壓短的？

教師：大家動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)猜想.

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：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(huì)下降.由此證明壓短的說(shuō)法不成立.

學(xué)生質(zhì)疑3：上下顛倒混合酒精和水時(shí)，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(xué)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(wú)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(xué)生：我們組酒精與水混合時(shí)，沒有氣泡，我們是將注射器上的導(dǎo)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(shí)混入空氣造成的.

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

教師：你們?cè)趺聪氲接脹鲩_水做實(shí)驗(yàn)的？

學(xué)生：記得在做水的沸騰實(shí)驗(yàn)中，加熱水會(huì)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(xué)片段1中，教學(xué)過(guò)程順理成章，實(shí)驗(yàn)容易成功，本可以就此得出結(jié)論，能節(jié)省了大量時(shí)間來(lái)做練習(xí).但是，沒有給學(xué)生質(zhì)疑的機(jī)會(huì).疑為學(xué)之源，學(xué)生不能獨(dú)立思考，不敢質(zhì)疑，這樣的教學(xué)是無(wú)效的.科學(xué)的先賢都是在質(zhì)疑中有所發(fā)現(xiàn)的.如果實(shí)驗(yàn)缺乏體驗(yàn)，真實(shí)性就差，學(xué)生接受時(shí)有心理壁壘，常?？诜牟环?

教學(xué)片段2中，教師給學(xué)生質(zhì)疑的機(jī)會(huì)，再自主創(chuàng)新解決.也許100個(gè)學(xué)生創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)中有99個(gè)還不如傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，但是學(xué)生大膽質(zhì)疑，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究中，綜合運(yùn)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(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力.高效學(xué)習(xí)不光是高分，對(duì)教師來(lái)說(shuō)還要有高遠(yuǎn)的目光，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有長(zhǎng)期效益.

2 讓學(xué)生成為課堂主角展示，變看客為創(chuàng)客

學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要教師的指導(dǎo)，教師可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)串起課堂教學(xué)的過(guò)程，給予學(xué)生感染力和創(chuàng)新的動(dòng)力.但是，教師演示教材上的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能很熟悉，不僅不能引起學(xué)生的興趣，也對(duì)學(xué)生的思維沒有提升作用，這樣的實(shí)驗(yàn)就沒有了意義.教師可以由演員變成導(dǎo)演，組織學(xué)生在課堂教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)展示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).學(xué)生積極參與到課堂展示活動(dòng)中，角色轉(zhuǎn)變可以讓學(xué)生更加投入到創(chuàng)新活動(dòng)中.

教學(xué)片段3

展示1：教師請(qǐng)一位學(xué)生將一些紅色墨水滴進(jìn)一杯水中.

問(wèn)題1：用紅墨水進(jìn)到水里后會(huì)散開，來(lái)演示擴(kuò)散現(xiàn)象，說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)，你有什么疑點(diǎn)嗎？

學(xué)生：可能是地球幫忙的原因.

問(wèn)題2：有沒有讓墨水易混合，又不讓地球幫忙的辦法呢？

學(xué)生：可以用注射器通過(guò)針頭把墨水直接注入水杯底部.

活動(dòng)1：各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組用事先準(zhǔn)備好的器材，按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

問(wèn)題3：地球幫忙的問(wèn)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(xué)生：可以把彩虹糖放入水底.

學(xué)生：可以把紅墨水注入酒精的底部.

……

活動(dòng)2：各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，總結(jié)得出結(jié)論.

教學(xué)片段4

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

教師：大家對(duì)這個(gè)比賽結(jié)果有什么異議？

學(xué)生：他們的水溫不一樣，水溫高，變色快.

學(xué)生：他們不是同時(shí)滴入紅墨水的，先滴的，變色快.

學(xué)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(jì)實(shí)驗(yàn)保證公平呢？我們要比較水溫對(duì)擴(kuò)散快慢的影響？怎么控制滴入紅墨水的時(shí)間和質(zhì)量呢？

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

學(xué)生：我們可以在一根木棒上釘兩根釘子，這樣可以保證同時(shí)扎破.

教師：你們?cè)O(shè)計(jì)的很好，來(lái)展示給大家看.

學(xué)生：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)，我們受到啟發(fā)，覺得在燒杯中實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)散的范圍大，不方便比較，我們還設(shè)計(jì)了在細(xì)玻璃管中擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)，這樣就可以把擴(kuò)散快慢轉(zhuǎn)化為細(xì)管中上升的高度.

展示：在兩根細(xì)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(shí)間內(nèi)，熱水中水柱變色部分長(zhǎng)度大于冷水中水柱變色部分長(zhǎng)度.

以上兩個(gè)教學(xué)片段中，教師讓學(xué)生站在課堂中央，把學(xué)生及其作品作為研究對(duì)象，這樣的教學(xué)方式符合學(xué)生學(xué)習(xí)物理的規(guī)律，能激發(fā)學(xué)生提出有創(chuàng)意的問(wèn)題或設(shè)計(jì)出創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn).如果把一堂課比做一條精美的項(xiàng)鏈.那么，一個(gè)個(gè)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)就是這個(gè)這條項(xiàng)鏈上的珍珠.當(dāng)然，創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，但是，老師必須對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有深刻的感悟，否則培養(yǎng)不了學(xué)生的思維的能力.

3 讓學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)， 變求新為求真

科學(xué)探索是一條實(shí)證和論證螺旋上升的登峰之路.一個(gè)人如果缺少知識(shí)，他可以在任何時(shí)候補(bǔ)上.但是，錯(cuò)過(guò)了思維發(fā)展的最佳時(shí)機(jī)，在學(xué)習(xí)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(bǔ)的.提升思維能力的最好辦法就是動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，最好是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).其實(shí)，創(chuàng)新的維度不是單一的，而是多維的（如圖5所示）.探究實(shí)驗(yàn)中，求新、求易更要求真.

教學(xué)片段5

演示： 用兩個(gè)鉛塊演示分子引力的實(shí)驗(yàn).

學(xué)生質(zhì)疑1：粘上的.

教師：請(qǐng)你來(lái)摸摸看，老師有沒有在兩個(gè)鉛塊上涂抹膠水.

學(xué)生感受后回答：沒有.

學(xué)生質(zhì)疑2：外界大氣壓將兩個(gè)鉛塊壓到一起了.

教師：大家想一想有沒有辦法驗(yàn)證這位同學(xué)的猜想呢？

學(xué)生：可以在真空中實(shí)驗(yàn).

學(xué)生：不可行，誰(shuí)能跑太空做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，真的在太空飛船上失重當(dāng)然不掉了.

學(xué)生：可以用研究真空不能傳聲時(shí)用過(guò)的抽氣機(jī)來(lái)實(shí)驗(yàn)（如圖6所示）.

展示：在教師協(xié)助下，學(xué)生把兩個(gè)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(xué)片段6

教師：分子間有引力的例子很多，其實(shí)我們?cè)趧傞_始學(xué)習(xí)物理時(shí)就遇到過(guò)分子引力.我們將許多回形針?lè)湃胙b滿水的杯子中，杯子里的水沒有溢出的原因就是因?yàn)樗肿又g有引力作用.

學(xué)生活動(dòng)：在一個(gè)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(dòng)并張緊（如圖7所示）.

以上兩個(gè)教學(xué)片段中，學(xué)生親自感受更有說(shuō)服力，并通過(guò)使用新設(shè)備、新技術(shù)、新方法解決疑問(wèn)，讓實(shí)驗(yàn)更真實(shí).教學(xué)中，教師自己除了要?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)搞研究，也要告訴學(xué)生，影響學(xué)生，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手習(xí)慣和求真的品質(zhì).

4 結(jié)語(yǔ)

“走進(jìn)分子世界”這節(jié)本是抽象的，但是通過(guò)學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)組織學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)不在停留興趣層面，而是用一個(gè)個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)強(qiáng)烈刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主創(chuàng)新的積極性，讓學(xué)生在快樂(lè)中學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)不再停留興趣層面，學(xué)習(xí)就變得容易多了.

參考文獻(xiàn)：

[1]李進(jìn)，湯金波，肖永琴.再論學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的最優(yōu)途徑[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2019，36（01）：3-7.

[2]姚樹石.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].課程教育研究，2018（21）：84-85.

[3]劉燁. STEM理念下的物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)校本課程開發(fā)和研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2017.

[4]錢永昌. 指導(dǎo)學(xué)生開展“中學(xué)物理低成本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)與開發(fā)的實(shí)踐研究[D].福建師范大學(xué)，2008.

[5]董濤. 中學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究[D].華中師范大學(xué)，2003.