學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：初中物理課堂上的“真學(xué)習(xí)”

山東省萊州市玉皇中學(xué)  潘書朋

摘要：縱觀目前學(xué)生的物理學(xué)習(xí)普遍存在虛假學(xué)習(xí)、淺層學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，沒有過程只有結(jié)果，用不科學(xué)的方法學(xué)科學(xué)，物理學(xué)科以“刷題”取代實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師黑板畫實(shí)驗(yàn)，學(xué)生背實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象很普遍，這都是假學(xué)習(xí)，不是真學(xué)習(xí)，已經(jīng)忽略了思維能力的培養(yǎng)，偏離了學(xué)校教育“育人為本”的正確軌道。“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”就是要把研究的興奮點(diǎn)從“教師如何教”調(diào)整到“學(xué)生如何學(xué)”上，把人類歷史認(rèn)識(shí)成果（人類已有經(jīng)驗(yàn)）轉(zhuǎn)化為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，轉(zhuǎn)化為學(xué)生的精神力量和發(fā)展能量，讓學(xué)習(xí)真正觸及學(xué)生的心靈，教會(huì)學(xué)生思維，提高學(xué)生終身發(fā)展的能力，讓初中物理教學(xué)走向“真學(xué)習(xí)”。目前筆者進(jìn)行“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”這一物理課改的實(shí)踐與探索主要從以下三個(gè)層面入手：激趣質(zhì)疑——思維啟迪培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力;合作探究——智慧復(fù)演經(jīng)歷知識(shí)習(xí)得過程；項(xiàng)目研究——高階思維課題式研究性學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 人工智能  思維培養(yǎng)

伴隨著人工智能時(shí)代的到來，對(duì)創(chuàng)新人才的需求已經(jīng)成為全社會(huì)共同關(guān)注的話題。目前，隨著《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》發(fā)布，也是在通過強(qiáng)化中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，力求探尋培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑（以下簡(jiǎn)稱《意見》）。縱觀目前學(xué)生的學(xué)習(xí)普遍存在虛假學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，沒有過程只有結(jié)果，用不科學(xué)的方法學(xué)科學(xué)，物理學(xué)科不做實(shí)驗(yàn)，教師畫實(shí)驗(yàn)，學(xué)生背實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很普遍，這都是假學(xué)習(xí)，不是真學(xué)習(xí)。更多的時(shí)候，我們很多課堂教學(xué)依然讓學(xué)生為應(yīng)試而機(jī)械地學(xué)習(xí)、背誦記憶、枯燥訓(xùn)練，讓他們整天刷題，刷到一看就會(huì)、一做就對(duì)，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)、題目已經(jīng)爛熟于心，做過的試卷也等身高了，遺憾的是學(xué)生心中無物，眼里沒有生活，題目都會(huì)做，物理真的不懂，這就屬于淺層次的學(xué)習(xí)，已經(jīng)忽略了思維能力的培養(yǎng)、忽略了科普知識(shí)的滲透，忽略了科技創(chuàng)新應(yīng)有的地位，就是說把人的最重要的核心素養(yǎng)培養(yǎng)讓位給了分?jǐn)?shù)，這就導(dǎo)致學(xué)生會(huì)做題卻不會(huì)解決真實(shí)問題的現(xiàn)象較為普遍，也就是為何一直無法破解“學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過重”這一難題的原因所在，已經(jīng)偏離了學(xué)校教育“育人為本”的正確軌道。如果我們的教學(xué)還只是讓學(xué)生進(jìn)行淺層學(xué)習(xí)、機(jī)械學(xué)習(xí)，只能是把人訓(xùn)練成機(jī)器，那么人類必然會(huì)面臨被機(jī)器取代的危險(xiǎn)。

其實(shí)每一個(gè)學(xué)生都是一個(gè)積極主動(dòng)的、獨(dú)立的生命體，是“人”，我們不僅要關(guān)注學(xué)生的高認(rèn)知，還要關(guān)注學(xué)生的高投入情感，關(guān)注學(xué)生對(duì)于知識(shí)習(xí)得的過程,要把研究的興奮點(diǎn)從“教師如何教”調(diào)整到“學(xué)生如何學(xué)”上，讓師生共同經(jīng)歷一場(chǎng)“立德樹人”的智慧之旅，旅程的終點(diǎn)是讓學(xué)生能夠積極、充分、靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去理解世界、解決問題、學(xué)以致用，并且獲得人格的健全和精神的成長(zhǎng)，最終成為新時(shí)代的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。目前考試評(píng)價(jià)的導(dǎo)向也在倒逼我們的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式必須做出重大調(diào)整和變革，近幾年中高考物理試題的評(píng)價(jià)導(dǎo)向就是在引領(lǐng)我們的課堂教學(xué)從“知識(shí)傳遞”走向“思維培養(yǎng)”的真正轉(zhuǎn)型。如果我們的教育目標(biāo)在于教會(huì)每一位學(xué)生思維，那么學(xué)生只需要掌握最基礎(chǔ)的知識(shí)、最基本的原理和方法就足夠了。只有會(huì)思維的學(xué)生才能夠舉一反三，能夠運(yùn)用課本知識(shí)解決生活實(shí)踐中的問題，并且還會(huì)有所創(chuàng)新，有所發(fā)明。因此，從教給學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻虝?huì)學(xué)生思維，才是減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的標(biāo)本兼治之策^[1]。因此，“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”也就成為信息時(shí)代學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的必然選擇，也是教師進(jìn)行深度實(shí)踐教學(xué)的最佳選擇，“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”就是把人類歷史認(rèn)識(shí)成果（人類已有經(jīng)驗(yàn)）轉(zhuǎn)化為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，轉(zhuǎn)化為學(xué)生的精神力量和發(fā)展能量，讓學(xué)習(xí)真正觸及學(xué)生的心靈，教會(huì)學(xué)生思維，提高學(xué)生終身發(fā)展的能力。目前筆者進(jìn)行“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”這一物理課改的實(shí)踐與探索主要從以下三個(gè)層面入手：激趣質(zhì)疑——思維啟迪培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力;合作探究——智慧復(fù)演經(jīng)歷知識(shí)習(xí)得過程；項(xiàng)目研究——高階思維課題式研究性學(xué)習(xí)。

一、激趣質(zhì)疑——思維啟迪培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

《意見》中指出，切實(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性和吸引力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果。那么，應(yīng)該如何增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性和吸引力呢？思維始于問題，從某種意義上講，完整的思維過程就是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題的過程，也就是說，思維本身就是一個(gè)不斷提問、不斷解答、不斷追問、不斷明朗的過程。目前我們以“灌輸知識(shí)”為主的應(yīng)試訓(xùn)練模式，讓學(xué)生幾乎無法提出有價(jià)值的問題。對(duì)于初中階段學(xué)生進(jìn)行“自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”就是從思維的起點(diǎn)（發(fā)現(xiàn)并提出問題）入手，在動(dòng)手操作中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，因?yàn)閷W(xué)生總是帶著一定的“前概念”進(jìn)行新的學(xué)習(xí)，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。讓學(xué)生通過“自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”有趣感知，啟迪思維，就是為了促成科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維培訓(xùn)的起步，通過思維啟迪培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

例如：在“密度”一節(jié)課學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生利用身邊簡(jiǎn)易的器材自主設(shè)計(jì)的兩個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，可操作性很強(qiáng)也非常有新意，并且充滿浪漫的色彩，對(duì)學(xué)生的“視覺”非常具有沖擊力。通過奇妙的現(xiàn)象讓學(xué)生陶醉其中，也就激發(fā)了進(jìn)一步探究的欲望，另外為后面學(xué)習(xí)“浮力”做了很好的鋪墊。這個(gè)非常有思維度的小實(shí)驗(yàn)完全可以作為課堂上的情境源，從我們?nèi)粘Ｕn堂反饋的效果來看，非常理想，也具有很好的推廣價(jià)值。

【案例1】夢(mèng)幻星球

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：酒精、水、食用油、注射器、色素、燒杯（圖1）

圖1

實(shí)驗(yàn)操作：

方案一：首先將食用油用色素染成紫色、藍(lán)色和粉紅色；向燒杯中倒入酒精，用注射器將三種不同顏色的油滴入燒杯中，發(fā)現(xiàn)三種顏色的油滴沉在底部；用注射器向燒杯底部添加入水，發(fā)現(xiàn)油滴浮到了酒精和水的中央。

方案二：首先向燒杯中加水，然后用注射器向燒杯中慢慢倒入少許酒精，最后用注射器向燒杯中滴入三種顏色的食用油，會(huì)發(fā)現(xiàn)油滴浮在酒精和水的中央（圖2）。 

圖2  

【案例2】自制彩虹杯

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：洗潔劑、糖水、水、食用油、白酒、注射器、塑料瓶、水彩筆（或色素）

實(shí)驗(yàn)操作：

1.首先將洗潔精染成綠色，糖水染成淡藍(lán)色，水染成紅色，白酒染成藍(lán)紫色；

2.把糖水、洗潔精、水、食用油、白酒依次慢慢倒入塑料瓶中。

3.靜止后，觀察色彩斑斕的“彩虹杯”（圖3）。 

   圖3  

實(shí)驗(yàn)感悟：現(xiàn)代的教學(xué)觀就是要把學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)放在首位，教師既是學(xué)生的長(zhǎng)者、引路人，又是朋友。教師的主要作用是教學(xué)的設(shè)計(jì)者、組織者和幫助者及品德的示范者。我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到：只有讓教學(xué)方式走出灌輸、訓(xùn)練、死記硬背、“題海戰(zhàn)術(shù)”，走向合作探究與學(xué)科實(shí)踐，才可能有深度學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)的前提是深度教學(xué)。搞深度學(xué)習(xí)一定會(huì)和一些不和諧的現(xiàn)實(shí)有沖突。進(jìn)行深度學(xué)習(xí)就是要做一些和現(xiàn)實(shí)常態(tài)不一樣的東西，敢于對(duì)現(xiàn)實(shí)說：不！因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)就是把我們的教學(xué)從黑白走向彩色，發(fā)生質(zhì)的改變。

“夢(mèng)幻星球”和“自制彩虹杯”這兩個(gè)自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，可以促成學(xué)生對(duì)于密度的概念的正確理解，尤其在彩虹杯的制作過程中，由于物質(zhì)的種類增多，要求實(shí)驗(yàn)操作的技巧越來越高，讓學(xué)生的動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步提升與鍛煉。“夢(mèng)幻星球”和“自制彩虹杯”這一系列創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，為思維的持續(xù)發(fā)展是非常有益的，也是后面“浮力”學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)版。

二、合作探究——智慧復(fù)演經(jīng)歷知識(shí)習(xí)得過程

《意見》中指出，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要遵循學(xué)科特點(diǎn)，積極推動(dòng)學(xué)生開展研究型、任務(wù)型、項(xiàng)目化、問題式、合作式學(xué)習(xí)。目前很多課堂依然是傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，在學(xué)習(xí)目標(biāo)上，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，忽視素養(yǎng)的培養(yǎng)；在教學(xué)方式上，強(qiáng)化教師的作用，“滿堂灌，滿堂問，滿堂練”充斥課堂，無視學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)問題，無視學(xué)生之間的差異，習(xí)慣整體同步推進(jìn)教學(xué)；在學(xué)習(xí)方式上，強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練，課堂教學(xué)缺乏思維對(duì)話。教學(xué)關(guān)系依然是“一桶水與一杯水”。課堂教學(xué)是創(chuàng)生精彩生成、分享個(gè)人智慧、合作探究實(shí)踐的過程，必須摒棄“教材中心”和“教師中心”的舊思路，最終走向?qū)W習(xí)本位的教學(xué)。初中物理教材中有很多經(jīng)典的教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，也是學(xué)生進(jìn)行“學(xué)著做”的很好范本。另外，學(xué)生進(jìn)行“學(xué)著做”需要的素材來源有很多渠道，除了教材中的實(shí)驗(yàn)，也可以來自網(wǎng)絡(luò)，來自教師、同伴、家長(zhǎng)的智慧分享。其實(shí)在我們的物理課本中有很多科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究是學(xué)生參與式的學(xué)習(xí)活動(dòng)。在科學(xué)探究過程中，要經(jīng)歷“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與搜集數(shù)據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作”等環(huán)節(jié)，無論是基于知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的合理猜想，還是實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及實(shí)驗(yàn)過程中的合作，最后的評(píng)估交流，學(xué)生都會(huì)存在一定的“認(rèn)知沖突”，這恰恰是發(fā)展學(xué)生思維的良好契機(jī)，通過師生之間，生生之間的質(zhì)疑批判，思維碰撞，要鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)手、動(dòng)腦，通過自主的探究活動(dòng)，學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律，體驗(yàn)到學(xué)科學(xué)的樂趣，了解科學(xué)方法，獲取科學(xué)知識(shí)，逐步樹立科學(xué)創(chuàng)新精神。

為了真正引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的合作探究，教師首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)基于現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的情境（或者小實(shí)驗(yàn)），引導(dǎo)學(xué)生提出有思維度的優(yōu)質(zhì)問題，進(jìn)行科學(xué)的猜想與假設(shè)，這樣非常符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。由于學(xué)習(xí)的課時(shí)所限，課堂中不可能在每次探究活動(dòng)中各個(gè)要素都面面俱到，為此，教師要引導(dǎo)學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法將實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單陳述，實(shí)驗(yàn)步驟具體化，可操作強(qiáng)，其中的實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)和圖像的繪畫要規(guī)范科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，具體探究類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重某些探究要素，通過設(shè)計(jì)一系列的探究活動(dòng)，使所有要素對(duì)應(yīng)的探究能力都得到培養(yǎng)。這樣不僅有利于在有限的課堂時(shí)間內(nèi)完成科學(xué)探究任務(wù)，而且能使所側(cè)重的探究過程更加深入、具體，這有利于提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。在“分析論證”環(huán)節(jié)要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)做出科學(xué)的分析與歸納，從而得出正確的結(jié)論或者規(guī)律。最后的“交流評(píng)估”環(huán)節(jié)主要引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)存在的困難以及操作出現(xiàn)的問題，要給出具體評(píng)估交流的內(nèi)容（例如：對(duì)比課本給出方案，評(píng)估你的優(yōu)化改進(jìn)方案等等）。

【案例3】探究哪根蠟燭先熄滅

生活情境：如果居住的樓房不小心發(fā)生了火災(zāi)，逃生時(shí)要用濕毛巾捂住口鼻在地面上爬行更安全（圖4），你知道這是為什么嗎？

           圖4               

設(shè)計(jì)思路：用一支短蠟燭模擬人爬行，另一支高蠟燭模擬人站立，玻璃罩模擬樓道空間（圖5）。

圖5

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：蠟燭、水盆、透明玻璃杯、點(diǎn)火器等

實(shí)驗(yàn)操作：

1.用兩只長(zhǎng)短不同粗細(xì)一樣的蠟燭，同時(shí)用兩個(gè)相同的杯子罩住蠟燭（圖6）. 

圖6

改進(jìn)版：用同一個(gè)杯子罩住粗細(xì)一樣、長(zhǎng)短不同的蠟燭（圖7）。

  圖7 

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：長(zhǎng)的蠟燭先熄滅（圖8）。

圖8

2.拓展實(shí)驗(yàn)①：兩根長(zhǎng)短一樣、粗細(xì)不同的蠟燭（圖9）。

                        圖9

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：粗的蠟燭先熄滅（圖10）。

                  圖10                      

3.拓展實(shí)驗(yàn)②：兩根粗細(xì)、長(zhǎng)短一樣的蠟燭、杯子不同（圖11）。

圖11

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：杯子容積小的蠟燭先熄滅（圖12）。

     圖12   

分析與論證：蠟燭燃燒會(huì)消耗空氣中的氧氣，當(dāng)蠟燭將杯子里的氧氣消耗完以后，蠟燭就熄滅了。蠟燭在燃燒過程中釋放出的二氧化碳，又被加熱后上升，于是最上面的蠟燭先熄滅。在拓展實(shí)驗(yàn)探究“哪根蠟燭先熄滅”中，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論要涉及多種因素，例如要考慮罩蠟燭容器的高度、橫截面積、形狀、溫度等因素；還要考慮蠟燭：蠟燭的橫截面積、火焰大小、長(zhǎng)短和長(zhǎng)度之比等因素。 

實(shí)驗(yàn)感悟：在初三物理啟蒙學(xué)習(xí)之初，引領(lǐng)孩子們初步探究“哪根蠟燭先熄滅”的過程中，再次體會(huì)到：知識(shí)怎么來的就讓孩子們?cè)趺磳W(xué)，把學(xué)科專家、專業(yè)人員探究實(shí)踐的方式轉(zhuǎn)化為孩子的學(xué)習(xí)方式，讓孩子經(jīng)歷知識(shí)的產(chǎn)生過程（智慧復(fù)演），讓孩子像專家一樣去思考去進(jìn)行科學(xué)探究，孩子們分別探究了蠟燭的長(zhǎng)短、橫截面積以及容器的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的影響。其實(shí)研究此實(shí)驗(yàn)的手段很多也很豐富，可以作為一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的課題進(jìn)行研究，引領(lǐng)孩子們學(xué)會(huì)交流與合作，一起探索奇妙的物理世界。

三、項(xiàng)目研究——高階思維課題式研究性學(xué)習(xí)

《意見》中指出，鼓勵(lì)學(xué)校向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室,方便學(xué)生利用課余時(shí)間，以獨(dú)立或小組合作方式開展實(shí)驗(yàn)探究，廣泛利用校外資源積極開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。目前學(xué)生課后作業(yè)負(fù)擔(dān)過重是一個(gè)非常棘手的問題，即使我們的物理這門以實(shí)驗(yàn)為主的自然科學(xué)，學(xué)生在課后也往往泡在“題?！崩?，長(zhǎng)此以往學(xué)生越來越感悟到物理學(xué)習(xí)的困難，進(jìn)而產(chǎn)生畏難厭學(xué)的情緒。為此，課后把傳統(tǒng)的鞏固性習(xí)題類作業(yè)模式改變?yōu)閷?shí)驗(yàn)“創(chuàng)新研究性學(xué)習(xí)”的方式，或者引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“課題式研究性學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生基于真實(shí)生活情境解決實(shí)際問題而學(xué)習(xí)，這屬于發(fā)展學(xué)生高階思維的層面。引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“課題式研究性學(xué)習(xí)”屬于發(fā)展學(xué)生高階思維的層面。談到“課題式研究性學(xué)習(xí)”至今有人認(rèn)為應(yīng)該更適合成人化的大學(xué)生或者研究生學(xué)習(xí)，不適合中小學(xué)生。其實(shí)如果沒有一個(gè)沒有課題意識(shí)的人，即使他是大學(xué)生，研究生，仍有可能不能適應(yīng)課題式學(xué)習(xí)的方法。相反，對(duì)于一個(gè)有課題意愿的學(xué)生而言，即使他身處小學(xué)或中學(xué)，也同樣可以做一個(gè)出色的、像模像樣的“課題研究人員”。為此，在學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和能力提升達(dá)到一定的高度，可以引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行這類“課題式研究性學(xué)習(xí)”^[2]。

“課題式研究性學(xué)習(xí)”主題的確立是研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的靈魂，“正確選題”是研究性學(xué)習(xí)成功的一半。沒有主題，活動(dòng)就會(huì)失去方向，活動(dòng)的內(nèi)容就會(huì)零散，缺乏內(nèi)在的聯(lián)系，就不利于學(xué)生完整知識(shí)、能力、情感結(jié)構(gòu)的形成。“課題式研究性學(xué)習(xí)”的主題不是預(yù)設(shè)的，而是要看學(xué)生關(guān)心什么，對(duì)什么感興趣。只有感興趣的事，學(xué)生才會(huì)樂此不疲地去學(xué)、去讀、去探究。因而在教學(xué)中，教師要密切關(guān)注學(xué)生的需求和期待，善于捕捉研究性學(xué)習(xí)的主題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)具有探究?jī)r(jià)值的課題。具體來說，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行選題：一是課題要從教材中來，在教學(xué)中，教師首先要有捕捉確立研究性學(xué)習(xí)課題的意識(shí)，要以教材為依托，拓展課堂教學(xué)空間，引導(dǎo)學(xué)生確立探究的主題。不管是課前的問題質(zhì)疑，課中面紅耳赤的爭(zhēng)論，還是課后意猶未盡的回味反思，其間都不乏思維火花的突閃，智慧的靈動(dòng)，而這些也正是教師引導(dǎo)學(xué)生確立研究課題的最佳契機(jī)；二是課題要從學(xué)生的生活中來，生活就是一本教科書，里面有許多的學(xué)問等待著我們?nèi)パ芯?、去探索。教師要鼓?lì)學(xué)生做生活的有心人，大自然中一些有趣的現(xiàn)象，日常生活中一些感興趣的事物，身邊議論的一些熱點(diǎn)話題等，都可以作為“課題式研究性學(xué)習(xí)”的主題。

下面就以“負(fù)壓的利用”這一案例為例，來闡述一下“課題式研究性學(xué)習(xí)”在具體實(shí)施的過程中如何按照以下幾個(gè)具體環(huán)節(jié)進(jìn)行操作：

【案例4】負(fù)壓的利用

環(huán)節(jié)1：策劃活動(dòng)、確定主題。在主題確定階段，教師的指導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在根據(jù)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)自己感興趣的問題，確定活動(dòng)的組織形式，通過討論、交流確定活動(dòng)主題。例如，罐頭食品通常是在加熱時(shí)將罐頭密封，因此都存在一定的負(fù)壓。開啟罐頭時(shí)聽到“嗤”的一聲，這是空氣進(jìn)入罐內(nèi)，而不是氣體從罐內(nèi)跑出（罐裝啤酒和罐裝汽水則不同，由于二氧化碳溶入液體飲料，罐內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓）。有一些用塑料袋密封包裝的食品，俗稱“真空包裝”，實(shí)際上是負(fù)壓包裝。燈泡、電視機(jī)的顯像管都是處在一定程度的負(fù)壓狀態(tài)。不小心打破燈泡時(shí)，碎玻片不是向外飛出，而是被大氣壓入燈泡里面。負(fù)壓的利用非常普遍，人們常常使某部分空間出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，便能利用無處不在的大氣壓替我們效力。人們呼吸時(shí)，當(dāng)肺處于擴(kuò)張狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)負(fù)壓，在肺的內(nèi)外形成了壓強(qiáng)差新鮮空氣就被壓入肺內(nèi)^[2]。

環(huán)節(jié)2：選題策劃、制定方案。教師根據(jù)活動(dòng)策劃的初衷和主題思路，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角生成適合他們進(jìn)行探究活動(dòng)的課題，形成小組或個(gè)體的活動(dòng)方案。例如，在環(huán)節(jié)1中通過引導(dǎo)讓學(xué)生體會(huì)負(fù)壓的利用非常普遍之后，教師再進(jìn)一步進(jìn)行引導(dǎo)：在地球表面被大氣層包圍著，因而地球表面空間到處有大氣壓強(qiáng)存在。桌面上、桌面下，箱子里、箱子外，人體內(nèi)、人體外都存在壓強(qiáng)，而且對(duì)每一個(gè)表面來說，兩面壓強(qiáng)是平衡的，因此你感覺不到大氣壓的存在。一旦將某一方面的壓強(qiáng)撤去的話，你便會(huì)看到大氣壓這位“大力士”的威力。這樣學(xué)生就可以根據(jù)老師的引導(dǎo)選題策劃、制定方案。

環(huán)節(jié)3：自主探究、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。這一環(huán)節(jié)主要是學(xué)生以個(gè)體或小組為單位組織學(xué)生開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，主要形式有實(shí)地考察、專題訪談、搜索資料、分析材料、觀看錄像、實(shí)踐操作等，其中一個(gè)主要的活動(dòng)場(chǎng)所就是家庭，學(xué)生在家里可以利用身邊的簡(jiǎn)易器材自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作。

環(huán)節(jié)4：展示交流、科學(xué)評(píng)價(jià)。學(xué)生以各種方式展示、交流活動(dòng)成果，教師組織進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。以下是學(xué)生展示的一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)——大氣壓強(qiáng)將易拉罐壓癟。在易拉罐上纏上鋁絲并固定，并且將鋁絲擰成柄狀。往易拉罐里倒入少量的水，置于鐵架臺(tái)上（圖13），用酒精燈加熱至易拉罐中的水沸騰，可以看到在易拉罐口冒出大量的白霧，待白霧逐漸減少，迅速用戴手套的手拿住手柄，倒扣在冷水中。“砰”的一聲巨響，易拉罐被壓癟了（圖14），現(xiàn)象令人非常震撼！教師對(duì)于學(xué)生對(duì)于學(xué)生的展示交流給予客觀公正地評(píng)價(jià)，同時(shí)一定要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的安全性。

               圖13                   

圖14

環(huán)節(jié)5：反思改進(jìn)、拓展延伸：學(xué)生對(duì)自己在實(shí)踐活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)、反思，撰寫活動(dòng)總結(jié)。教師組織進(jìn)行多元評(píng)價(jià)，通過創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情景、布置課外作業(yè)等形式將學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)引向深入。例如，教師在環(huán)節(jié)4中學(xué)生展示交流并作出評(píng)價(jià)之后，可以引導(dǎo)學(xué)生課后繼續(xù)進(jìn)行如下的拓展實(shí)驗(yàn)：如果縮短加熱時(shí)間，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你猜想并觀察易拉罐變癟的程度，并嘗試說出其中的科學(xué)道理。

   教師繼續(xù)引導(dǎo):通常我們把容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)稱為負(fù)壓狀態(tài)。將密封容器抽成完全真空就是大氣壓下負(fù)壓的最大值（人們還無法做到抽成完全真空）。當(dāng)然如果外界壓強(qiáng)超過1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么容器受到的負(fù)壓還可以增大。請(qǐng)同學(xué)們課后查閱利用負(fù)壓工作的其他器具的工作過程。

總之，“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”這一全新教學(xué)模式，按照“思維啟迪，有趣感知——思維（獨(dú)立）碰撞，興趣激發(fā)——思維遷移，志趣升華——思維提升，智慧生成”的思維培訓(xùn)流程，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生走向物理的“真學(xué)習(xí)”，讓物理課堂成為學(xué)生思維發(fā)展的樂園，已經(jīng)深得廣大一線教師的贊同和認(rèn)可，成為了目前物理教學(xué)的最優(yōu)途徑，這既是一種課堂教學(xué)模式，也是學(xué)生參與的深度學(xué)習(xí)方式^[3]。可是目前由于長(zhǎng)期以來受“唯分?jǐn)?shù)論”的錯(cuò)誤導(dǎo)向，很多老師已經(jīng)習(xí)慣了“刷題”這一看似“立竿見（陰）影”的教學(xué)“捷徑”，這些虛假學(xué)習(xí)、淺層學(xué)習(xí)的現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重制約了學(xué)生思維的發(fā)展。在這個(gè)呼喚創(chuàng)新人才輩出的時(shí)代，“刷題”模式已經(jīng)一去不復(fù)返了，這幾年各省市中考物理試題的“與時(shí)俱進(jìn)”就是在倒逼我們的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式作出重大變革，必須引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“體驗(yàn)式學(xué)習(xí)”，學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)就是目前物理教學(xué)的最優(yōu)途徑，一線教師要做真教育，學(xué)生要進(jìn)行真探究，學(xué)生過重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)這一難題才能得以解決。

（此文為煙臺(tái)市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度專項(xiàng)課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)優(yōu)化初中物理課程結(jié)構(gòu)的策略研究”階段性研究成果。課題批準(zhǔn)號(hào)：YJKCZX135063）

參考文獻(xiàn)：

[1]郅庭瑾.為思維而教[M].北京：教育科學(xué)出版社，2007.

[2][3]潘書朋，湯金波.四論學(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（9）8-12.

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