劉燕妮　湯金波

摘 要：“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”融入初中物理復(fù)習(xí)課堂，能重燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.本文以“聲音的復(fù)習(xí)”為例，結(jié)合團(tuán)隊(duì)小組合作學(xué)習(xí)，針對(duì)學(xué)生認(rèn)知的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維以及解決問題的能力.通過教師合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生構(gòu)建有機(jī)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，以更好地實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，為以后的發(fā)明創(chuàng)造奠定基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);物理復(fù)習(xí)課;小組合作;思維

文章編號(hào)：1008-4134（2020）12-0043中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2019年《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》提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑.文件要求，注重實(shí)效，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐操作、情景體驗(yàn)、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造，著力提升學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)造性思維能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、核心素養(yǎng)和意志品質(zhì).

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在生活中自己動(dòng)手的實(shí)踐活動(dòng)，具有創(chuàng)新性，它不僅凸顯了物理學(xué)始終以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程特征，而且拓展了學(xué)生核心素養(yǎng)培育的教學(xué)路徑.目前針對(duì)初中物理課堂來講，尤其是復(fù)習(xí)課，教師主要是以梳理知識(shí)和題目為主，因?yàn)閷W(xué)生都學(xué)過，所以很多學(xué)生會(huì)覺得復(fù)習(xí)課枯燥乏味，起不到良好的效果，如果將“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”融入初中物理復(fù)習(xí)課堂之中，將創(chuàng)設(shè)豐富的新情景問題，有效地刺激學(xué)生的大腦，使學(xué)生重燃學(xué)習(xí)的興趣，結(jié)合團(tuán)隊(duì)小組合作學(xué)習(xí)，針對(duì)學(xué)生認(rèn)知的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維以及解決問題的能力，通過教師合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生構(gòu)建有機(jī)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，以更好地實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，這些都為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維奠定了基礎(chǔ).

1 “學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”融入復(fù)習(xí)課，能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極參與到課堂中來

學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，是指學(xué)生充分利用生活中的各種資源進(jìn)行開放性的實(shí)踐活動(dòng)， 一方面，與課本上的素材不同，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)比較新穎，更能有效刺激學(xué)生的大腦，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的注意力.另一方面，在自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過程中，常常伴隨有學(xué)生的新發(fā)現(xiàn)，更能激發(fā)學(xué)生去思考.此外，實(shí)驗(yàn)中的主體就是自己的同學(xué)，有親切感，所以學(xué)生有更強(qiáng)烈的意愿參與到交流討論中來，這些都在復(fù)習(xí)的過程中強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性.

案例1 吹吸管的實(shí)驗(yàn) ，如圖1所示.在動(dòng)手實(shí)踐中，學(xué)生充分體驗(yàn)了是如何吹響吸管的，并感受到了音調(diào)的變化，在課堂分享的過程中，也能激發(fā)大家思考這些吸管發(fā)聲的根本原因是什么，相對(duì)于單純梳理知識(shí)點(diǎn)的講授式的課堂，這樣的課堂更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與的積極性.

2 “學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”融入復(fù)習(xí)課，利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維以及解決問題的能力

2.1 在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的思維和解決問題的能力

教師可以根據(jù)要復(fù)習(xí)的內(nèi)容先布置不同的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們以小組為單位，每個(gè)同學(xué)可根據(jù)自己興趣、能力等選擇合適的實(shí)驗(yàn)，并通過“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案——小組討論改進(jìn)方案——個(gè)人實(shí)踐”的過程，讓不同基礎(chǔ)的同學(xué)都能參與到每個(gè)實(shí)驗(yàn)之中，大家集思廣益，既能給他人提供意見，又能完善自己的實(shí)驗(yàn)，最后每個(gè)實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己選材、設(shè)計(jì)、動(dòng)手完成，并配有實(shí)驗(yàn)的解說，同時(shí)錄制好視頻與大家分享，鑒于實(shí)驗(yàn)的取材、時(shí)間等方面的因素，實(shí)驗(yàn)讓同學(xué)們?cè)诩抑型瓿?，最后，教師可以針?duì)學(xué)生的認(rèn)知沖突，選出一部分有代表性的視頻，在課堂上播放，通過問題的設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生思考，可以通過團(tuán)隊(duì)合作方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生在這種主動(dòng)學(xué)習(xí)的過程中，進(jìn)行的是高層次的思考，雖然也會(huì)存在著錯(cuò)誤或不足，但卻能刺激學(xué)生在尋找正確答案的過程中對(duì)其進(jìn)行深度處理，這些活動(dòng)都促使真正學(xué)習(xí)發(fā)生，使學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí).

此外，學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，是一種不設(shè)限的學(xué)習(xí)，具有創(chuàng)新性，為復(fù)習(xí)課創(chuàng)造了很多全新的情景，這就要求學(xué)生在這樣新的環(huán)境中來解決問題，然而學(xué)生常常會(huì)遇到挫折和失敗，這說明了需要加倍努力或者解放思想、嘗試不同的辦法，發(fā)散思維，在這個(gè)過程中，教師可以適度引導(dǎo)，學(xué)生不斷地鉆研試錯(cuò)，就會(huì)學(xué)到更復(fù)雜的知識(shí)，了解到更多關(guān)聯(lián)的事物，更利于批判性思維和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，利于學(xué)生解決問題能力的提高，同時(shí)借助失敗和挫折培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持不懈和堅(jiān)韌不拔的品質(zhì)，不能就此終止學(xué)習(xí)，這也為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的發(fā)展提供了更多的機(jī)會(huì).

2.2 教學(xué)案例

案例2 這位同學(xué)制作了一個(gè)“聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的”視頻，如圖2所示，將保鮮膜包在瓶口處，將手機(jī)放在保鮮膜上并播放歌曲，學(xué)生通過保鮮膜上的小紙片在跳動(dòng)的現(xiàn)象來說明實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

【教學(xué)片段】

師：通過視頻大家發(fā)現(xiàn)了什么？為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？你們有什么不同的意見？

（小組討論……）

生：小紙片在跳動(dòng)，原因是：聲音是從手機(jī)內(nèi)部經(jīng)過空氣、手機(jī)本身傳播到了薄膜上，引起薄膜的振動(dòng)，然后使小紙片跳動(dòng).

師：你有哪些不同的結(jié)論嗎？

生：聲音是通過介質(zhì)傳播的.

師：你這里的介質(zhì)指的是什么？

生：這里介質(zhì)就是手機(jī)以及內(nèi)部空氣、薄膜.

師：聲音可以通過介質(zhì)傳播是要觀察“從聲源處到人耳處”這一過程，那你能通過小紙片的跳動(dòng)得出剛才的結(jié)論嗎？

生：不能，人耳聽到的聲音主要是通過空氣傳過來的.

師：那你再想一想跳動(dòng)起來的小紙屑具有什么呢？

生：能量.

師：思考整個(gè)過程，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明什么呢？

生：聲音可以傳遞能量.

設(shè)計(jì)意圖：通常情況下，很多同學(xué)會(huì)認(rèn)為視頻中的結(jié)論是沒有問題的，類似敲打鼓面時(shí)乒乓球會(huì)跳動(dòng)，但是，僅僅簡單地把敲擊鼓面換成了“手機(jī)音樂”，就出現(xiàn)了細(xì)微的差別，

此時(shí)，聲源不再是薄膜，而是手機(jī)內(nèi)部的發(fā)聲體，聲音是從發(fā)聲體經(jīng)手機(jī)及內(nèi)部的空氣傳播到薄膜后再引起小紙屑跳動(dòng)，

這就要求學(xué)生在新的情景之下能夠細(xì)致地觀察和深入分析比較，辨別出其中細(xì)微的差別，進(jìn)行批判性思考，持有不同觀點(diǎn)的學(xué)生可以自由表達(dá)自己的看法，通過思維的碰撞，更好地提高學(xué)生在實(shí)際的情景中分析問題的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行細(xì)致觀察和深度的理解，促進(jìn)學(xué)生思維水平的發(fā)展.

案例3 有學(xué)生想做“真空不能傳聲”的實(shí)驗(yàn)，如何獲得真空對(duì)學(xué)生來說有一定的難度，此時(shí)，通過小組討論，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，大家可以想到一些方法，比如用嘴直接抽氣，拔火罐的方法，將蠟燭放在容器里燃燒等，雖然這些想法中仍然存在著諸多問題，但是同學(xué)們不設(shè)限的思考，使他們的思維被充分地調(diào)動(dòng)起來，有些問題學(xué)生可以通過自己的討論解決，還有些問題，需要在教師的引導(dǎo)下再來解決，以一個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)為例，這位同學(xué)初次實(shí)驗(yàn)，是將手機(jī)放在塑料袋內(nèi)，用嘴把氣體吸了出來，如圖3所示，當(dāng)塑料袋變癟之后，聽手機(jī)音樂的聲音是否變小.此實(shí)驗(yàn)的問題是只想到把里面的空氣抽出來，而忽略了其他因素.在這里可以通過一系列的問題引導(dǎo)學(xué)生思考.

【教學(xué)片段】

師： 你做的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯嗎？造成這種結(jié)果的原因是什么？

生：不是很明顯，一個(gè)是雖然空氣被抽走了，但是因?yàn)樗芰洗N在手機(jī)上，還可以通過固體傳聲，此外聲源有些不穩(wěn)定，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

師：那你覺得可以如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

生：找一個(gè)比較穩(wěn)定的聲源，找一個(gè)盒子，把手機(jī)放在盒子內(nèi).

師：用嘴抽氣似乎太費(fèi)力了，可不可以借助于工具呢？

生：我看到過有用一個(gè)袋子和抽氣的裝置進(jìn)行抽氣的.

師：你說的就是真空袋，可以用專門的抽氣筒進(jìn)行抽氣.此外，你說找個(gè)穩(wěn)定的聲源，如何說明聲源的穩(wěn)定性呢？

生：旁邊用分貝儀檢測(cè).

師：好的，那我們課后先找到這些器材再來做一下實(shí)驗(yàn)吧，看看還會(huì)遇到什么問題？

給學(xué)生足夠的思考空間和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，首先學(xué)生準(zhǔn)備好了器材，帶抽氣筒的真空袋、盒子、聲源，在選擇器材上，學(xué)生通過幾次嘗試，發(fā)現(xiàn)要選擇不易變形的盒子，并發(fā)現(xiàn)僅是一面敞口的盒子的實(shí)驗(yàn)效果并不理想，接著思考，為了便于抽出盒子內(nèi)空氣，又嘗試將盒子鉆孔或選擇周圍帶孔隙的盒子，考慮到這些問題，最后學(xué)生做出了如下的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材：選用網(wǎng)狀的筆筒、藍(lán)牙音箱、帶抽氣筒的真空袋.

實(shí)驗(yàn)過程：將網(wǎng)狀筆筒倒扣在藍(lán)牙音箱上，通過手機(jī)播放響度變化不大的音樂，如圖4所示，并將其放置在真空袋中且密封好，不斷地往外抽氣，在這個(gè)過程中，很明顯地聽到聲音變小了.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：推理得出真空不能傳聲.

實(shí)驗(yàn)展示：將成果在課堂上展示，并分享整個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路.

設(shè)計(jì)意圖：此實(shí)驗(yàn)具有一定的難度，從學(xué)生自由討論開始，通過教師的啟發(fā)，再到自己的思考，最終成功地完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)過程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了在實(shí)踐中去觀察和思考，收獲的不僅僅是實(shí)驗(yàn)成果，更體驗(yàn)了完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)所需要的一系列的思維方式和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維和堅(jiān)持不懈的科學(xué)品質(zhì)，提高了解決問題的能力.

3 “學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”融入復(fù)習(xí)課，更利于學(xué)生構(gòu)建有機(jī)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移

從美國彼得·C·布朗等所著的《認(rèn)知天性》中我們了解到在不同的時(shí)機(jī)、不同的環(huán)境下多次進(jìn)行檢索（回憶舊知識(shí)）練習(xí)，期間穿插不同的學(xué)習(xí)資料，這樣做有助于給這些資料建立新的聯(lián)系，這個(gè)過程建立了彼此關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而強(qiáng)化了對(duì)自己所學(xué)內(nèi)容的精通程度.此外，這個(gè)過程還可以增加檢索線索的數(shù)量，讓它們能夠充分地適用各種場(chǎng)合.雖然有間隔、穿插多樣化的學(xué)習(xí)會(huì)給學(xué)生帶來一定的困難，但克服困難需要一套心理活動(dòng)，而這種心理活動(dòng)在學(xué)以致用的時(shí)候就會(huì)發(fā)揮作用，在面對(duì)新情景新挑戰(zhàn)時(shí)，會(huì)提高學(xué)習(xí)遷移的能力，從而更好地實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移.

“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”從一開始的方案設(shè)計(jì)及討論到回家完成實(shí)驗(yàn)再到課堂學(xué)習(xí)，采用的是有間隔、多樣化的學(xué)習(xí)，學(xué)生在不同時(shí)間和環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐，積極聯(lián)系身邊不同的事物，不斷加強(qiáng)已知和新知的聯(lián)系，深化用于檢索需要的記憶線索和路徑，形成關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)習(xí)的效果更為持久.此外，將“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”運(yùn)用到課堂中，為課堂提供豐富多樣的素材，通過合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生構(gòu)建更完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，學(xué)生在豐富的情景中，在解決問題的過程中，不斷運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、思考解決問題的方法，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)的理解，構(gòu)建有機(jī)的知識(shí)體系，從而提升學(xué)生知識(shí)遷移的能力.傳統(tǒng)教學(xué)中迅速串講知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)方法難以滿足遷移的要求，而且忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因而無法培養(yǎng)學(xué)生鉆研學(xué)習(xí)內(nèi)容、廣泛地聯(lián)系學(xué)習(xí)內(nèi)容所必需的敏感性和普遍性，因此也就較難產(chǎn)生遷移.

案例4 聲音的復(fù)習(xí)課上，教師可以圍繞“振動(dòng)”來展開，從聲音的產(chǎn)生和傳播，到樂音的三個(gè)特性“響度、音色、音調(diào)”，以及聲音的分類應(yīng)用等，通過課堂上呈現(xiàn)學(xué)生的作品（圖片或視頻），使大腦在新情景下得到更有效的刺激，這樣便給學(xué)生提供更多的機(jī)會(huì)去觀察、分析、理解，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生自己糾錯(cuò)以及找出實(shí)驗(yàn)的閃光點(diǎn)，學(xué)生們相互評(píng)論，并對(duì)這些圖片和視頻進(jìn)行歸類總結(jié)，理清知識(shí)間的前因后果關(guān)系以及知識(shí)間的聯(lián)系與區(qū)別，也可以畫出思維導(dǎo)圖，整合零散的知識(shí)，重溫科學(xué)方法，構(gòu)建更為完善的知識(shí)體系，從而更利于實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移.例如下面的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)1：在研究響度與距離的關(guān)系時(shí)，學(xué)生能夠利用分貝儀進(jìn)行響度測(cè)量，也有學(xué)生能夠選擇響度相對(duì)穩(wěn)定的聲源如鬧鈴、節(jié)拍器等，而大部分學(xué)生主要問題是隨意選擇手機(jī)音樂，沒有控制聲源的響度相同，測(cè)量結(jié)果不夠精準(zhǔn)，還有的同學(xué)只測(cè)了兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論.忽略了結(jié)論的普遍性問題.

實(shí)驗(yàn)2：在研究音調(diào)與發(fā)聲體的長短、粗細(xì)、松緊的關(guān)系中，同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)視頻素材很多，有的用吉他、古箏、笛子等樂器，甚至使用自制的樂器進(jìn)行解說，也有的同學(xué)選擇裝水的杯子或瓶子等，但在通過彈古箏、吉他等樂器研究音調(diào)與琴弦粗細(xì)的關(guān)系時(shí)，不少同學(xué)只是撥動(dòng)不同粗細(xì)的琴弦而沒有考慮到長度是否一致，還有的同學(xué)在敲擊水杯時(shí)選用了不同的杯子等等問題，把這些例子通過課堂上的呈現(xiàn)，讓學(xué)生通過觀察找到問題，并指出改進(jìn)的方法，學(xué)生通過不同情景下的實(shí)驗(yàn)反復(fù)領(lǐng)會(huì)了控制變量法的應(yīng)用和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求，經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)規(guī)律得出的過程，加深了對(duì)問題的理解.通過整合大家的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分類總結(jié)歸納出知識(shí)點(diǎn)和科學(xué)方法，并在課后改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，這種復(fù)習(xí)的效果是單純回顧知識(shí)點(diǎn)或陳舊案例以及大量做題的課堂所達(dá)不到的.

最后，可以給學(xué)生時(shí)間分享自制的樂器，如圖5所示，談?wù)勚谱鬟^程、遇到的困難以及解決的方法，也可以讓學(xué)生就自己所學(xué)的知識(shí)向大家提出一個(gè)問題，學(xué)生在運(yùn)用知識(shí)的同時(shí)再次深化了對(duì)知識(shí)的理解，第一幅圖是學(xué)生通過選擇合適的杯子并調(diào)節(jié)水量調(diào)出了較準(zhǔn)的音調(diào)，第二幅圖是同學(xué)用吸管做了類似嗩吶的樂器，最后一幅圖是一位同學(xué)通過紙盒兩邊的卡槽來調(diào)整橡皮筋的松緊調(diào)出較準(zhǔn)的音調(diào)，并為大家演奏了一曲“一閃一閃亮晶晶”.這些作品是學(xué)生創(chuàng)造性思維的體現(xiàn)，同時(shí)學(xué)生也從實(shí)踐中獲得了樂趣并提高了動(dòng)手能力，為以后的發(fā)明創(chuàng)造奠定了基礎(chǔ).

綜上所述，“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”是個(gè)性化學(xué)習(xí)，也是生成性學(xué)習(xí).它能創(chuàng)設(shè)豐富的情景，給復(fù)習(xí)課注入新的活力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更加主動(dòng)地去思考問題、解決問題，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，利于批判性思維和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生解決問題的能力，利于學(xué)生構(gòu)建有機(jī)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，這些都為以后的發(fā)明創(chuàng)造奠定了基礎(chǔ).

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（收稿日期：2020-03-02）