在綜合實踐活動中培養學生創新能力
——以“制作簡易的密度計”的教學為例

李 剛

(江蘇省蘇州市教育科學研究院,江蘇 蘇州 251000)

蘇科版初中物理教材相對以往的教材有一個顯著的變化,就是設置有“綜合實踐活動”,它是在一章后或數章后為學生提供的一種特別的項目學習活動．它從培養創新性人才和發展學生個性特長的要求出發,以期優化物理課程的探究性學習結構．

這種學習活動具有以下特點: ① 以物理知識和科學方法為基礎; ② 實現物理學科內的綜合和跨學科的綜合,與生活、技術、社會相聯系; ③ 需要有相對全面的實踐過程(如有較為完整的課題探究或技術設計過程); ④ 必修與選修的結合(所有學生都必須參與綜合實踐活動學習,但課題的數量和內容由各組學生自己選擇); ⑤ 課內與課外結合,主要任務在課外通過小組合作完成．

如何實施?如何培養學生創新能力呢?筆者以綜合實踐課 “制作簡易的密度計”為例,談談怎樣以創造技法為依托,以實驗反思為策略,使綜合實踐課從課內向課外延伸,從而促進學生實踐創新能力的培養．具體實踐如下.

1 教學內容特點分析

綜合實踐活動是一種基于物理知識和科學方法的項目學習活動,學生圍繞項目任務進行探究和設計活動,經歷全程的探究和設計,有利于學生對科學探究的理解,提升科學探究的能力;有利于學生對技術的理解,提升技術設計的能力．

本節課注重學生動手實踐、嘗試體驗、反思評價、收獲成果．具體有4個特點: ① 知識的綜合性．這節課綜合運用了重力、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生選擇的,不用限定學生的思維．③ 方法的優先級．使吸管豎直漂浮的教學過程中可采用“試錯”教學法,讓學生嘗試失敗并糾正錯誤,收獲成果,讓學生反思評價,得出最優解決方案．④ 結果的開放性．課堂是發散性的結尾,從兩個方面引發學生思考: 從創造性思維的角度,看是否可以進行遷移; 從實驗材料本身角度,看是否可以去改進,從而培養學生創新能力．

2 教學路徑設計

教學路徑設計如圖1所示.

圖1

3 教學實施過程

3.1 情境問題，自主探究

筆者通過創設如下的情境,以問題解決為線索,構建一個統領整節課的大背景,讓學生在解決問題的同時應用相應的知識．

教師手上拿了一根密度計,將它放入水中,觀察到液面對應密度計的刻度線,顯示容器中液體的密度是1.1 g/cm3．容器中實際上就是普通的自來水,水的密度應該是1 g/cm3,這是一支不達標密度計．

問題1:如何制作一支標準的密度計?

問題2:實驗桌上的有一根塑料吸管,現在請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一樣豎直的漂浮在水中?

問題3:如何讓塑料吸管能豎直的漂浮在水中,這是什么原理?

問題4:如何在塑料吸管上標上刻度線?

問題5:制作的密度計的刻度線有什么特點?

學生在真實情境問題中慢慢學會了“直立行走．制作一支簡易的密度計,直接把多樣的材料展現在學生的實驗臺上,引導和激發學生逐一攻克制作過程中遇到的問題．首先第一個問題,就是如何讓一支吸管豎直漂浮在水中,放手讓學生操作實踐,可以預想到學生會出現將橡皮泥包裹在吸管外面的情況,但是在這個環節先不要急于去糾錯,學生解決了第一個問題就要及時鼓勵,激發學生的創造欲．實驗最難的部分就是密度計刻度線的標注問題,預想到有學生會找不同密度的液體,然后將吸管放在里面劃線的方法．教師要先肯定學生的想法,并給予鼓勵,慢慢引導學生運用所學知識和智慧認識到橡皮泥包裹在外面的缺陷,及無法根據長度標出刻度線,讓學生知其然也知其所以然．情境問題能啟發學生自主發現問題,促成學生的成功體驗,激發他們的探究欲望和學習興趣．通過對實際問題的解答,可以訓練學生的思維,體現“格物致知”,有利于掌握科學方法和找到解決問題的路徑,提高學生的思維能力和思維品質．

3.2 初步成果，反思評價

在教學過程中,用到吸管、橡皮泥、鋼絲和水等實驗器材,學生參與度高,非常積極,課堂氛圍輕松活潑,對于學生的成果及時點評,及時評價,讓深度學習發生．

問題6:大家可以先用自制的密度計測一測實驗臺上的鹽水密度是多少?看哪組測得最準?

問題7:今天可以用如此短的時間把密度計制作好,下面來討論一下在制作過程中大家還發現了哪些問題,或者遇到了哪些困難?

問題8:同學思路非常開闊,我們一直在想怎么把刻度線畫在外面而且不掉?為什么不能把刻度線畫在吸管里面呢?大家再想一想密度計還有什么地方可以優化的呢?

在學生制作結束后,給學生時間思考他們制作的密度計有哪些可以改進的地方,引導學生反思,讓他們通過自己的思考提出各種各樣的解決方案,如“封口”問題,用橡皮泥易溶于水,如何改進?“配重”問題,每種尺寸的吸管配備多少鋼絲或螺絲釘最為合適?刻度線的標注問題等．

3.3 追求精品，培養創新

實踐在物理學習中占有重要的地位,是學習者學習物理知識、應用物理知識和研究物理問題的重要手段、途徑和方法．在實踐中不斷創新,這是綜合實踐活動課的優勢．學生制作的方案層出不窮,但要有所創新,教師還應該引導學生出“精品”．但學生的創新能力是不足的,要做出一個實踐創新的“產品”,往往會缺乏一些創造技法.為了解決這類問題,筆者團隊總結出一套“創新性實驗反思的策略”.在等學生自我反思結束后,教師可以引導學生通過該“反思策略”,對他們所經歷的實驗過程中遇到的各種過程或問題進行評價、批判和再次深入探究,旨在使初中學生的創造性得到發展,有利于學生創新素養的養成．

學生借助教師提供的“創造性實驗反思策略”,嘗試進行反思: ① 能否借用?即能否借用其它實驗的經驗?有無與過去實驗相似的東西?能否模仿點什么?② 能否改變?即實驗的器材、步驟、測量方法、數據處理等能否作其他改變?③ 能否代用?即能否用其他實驗原理、其他動力、其他場所、其他方法等取而代之?④ 能否組合?即整套實驗器材、實驗方案是否統一協調,能否進行適當地組合?能否和其他實驗進行組合?其他人的實驗主張能否綜合?其他人的新實驗設想能否綜合?⑤ 能否擴大?即實驗中能否增加什么?實驗的器材、次數、質量、長度、厚度等能否增加?實驗的附加價值能擴大?⑥ 能否縮小?即實驗中能否減少什么?實驗器材能否再小點、濃縮、微型化、再低些、再輕些?實驗裝置能否采取內裝?⑦ 能否重新調整?即可否更換部分實驗器材,用其他的型號、種類,用其他設計方案,用其他順序?⑧ 能否顛倒過來?即可否顛倒方位?⑨ 有無其他用途?即現有實驗還有沒有新的用途?或稍加改進能否擴大它的用途?“奧斯本檢核表法”曾被譽為創造技法之母,根據她派生出的新創造技法就有很多.根據她創生的“創造性實驗反思策略”,充分保留了“奧斯本檢核表法”有利于強制性打開發散思維的重要特征,在初中和高中的物理教學實踐中,被證實對培養學生的創新很有效．

3.4 拓展外延，展示成品

綜合實踐活動的選題能夠將物理與自然、生活、社會、技術、環境聯系起來,利用這種活動有利于對學生進行“科學、技術、社會、環境”教育．

活動任務布置:學生查閱密度計的相關資料,了解密度計在生活中的應用情況,歸納整理收集到的信息資料,準備以小組為單位進行密度計探究與制作,為制作成品準備自己所需要的材料．

活動探究與制作:以項目小組為單位,交流、討論收集到的信息,制定方案,進行密度計制作活動．用故事板的形式將小組的想法、設計圖紙、解釋設計方案、數據記錄表、得出的結果、感想等記錄下來,在課上交流展示．

由于這項活動制作的成品形式是多種多樣的,給出了較大的創造空間,學生可根據自己的興趣,愛好、思維上的聯想創作出各種各樣的作品,獲得成功,體驗創造的快樂.通過展示評價活動提升學生的批判性思維能力．本次活動將通過小組自評、互評、教師評價等方式,對探究密度計制作過程、設計、性能、外觀以及器材、資源的利用和時間的管理、團隊合作等方面進行評估,并指出最成功之處和提出優化的建議．

4 結語

在蘇科版義務教育物理教材中,共設置了9個綜合實踐活動,其選題來自于對自然界的觀察、生活應用的需要和社會發展的需求．綜合實踐活動課主題大體分為3種類型:以研究性學習為主的探究活動,如從防治噪聲污染出發,研究“比較材料的隔聲性能”的方法等;以實際應用的設計類類活動,如密度計的制作、簡單電路的設計、設計和制作一個機械模型等;以社會考察為主的體驗性活動,如從節能的觀點出發,進行“家庭用電的調查研究”等．

不同類型的綜合實踐活動應采用不同的設計路線:探究性活動一般以“主題—探究—表達”的過程來設計,而技術與制作活動通常以“任務—方案—評價”的方式來組織．教師引導學生在設計創造中主動提取并運用物理知識解決問題,學生面對真實、復雜的具體任務,綜合而靈活地使用所學知識、技能進行實驗、工具開發等方面富有創意的實踐活動．有利于發展學生的合作交流能力與使用復雜互動工具的能力;有利于學生更加主動而深度地參與,并且意識到知識是有用的,從而有利于學生形成對科學的正確態度并培養學生學習的興趣．針對學生動手設計能力較弱的現狀,有利于強化工程設計理念,培養實踐創新能力．綜合實踐課中技術與制作活動的特點決定了其成為發展學生創新能力、科學論證能力、實踐應用能力等關鍵能力的天然載體．