創新教學模式 打造高效課堂

隨著新課程改革的不斷推進，課堂教學改革也進入了百家爭鳴的時代，當今教育形勢的發展日新月異，各種新技術、新場域的不斷出現，教育生態已經悄然發生變化，那么如何挖掘課堂教學的主渠道作用？如何創新課堂教學？尤其是在當前教育“雙減”形勢下，減負的同時更要提質，如何挖掘學生的潛力和興趣？如何打造高效課堂？如何將學生的注意力吸引到學校內部，充分發揮校內教育的最大作用？近些年，北京一零一中石油分校部分學科教師，提出了一些新思路，嘗試了一些新做法。在此，我們邀請了石油分校的幾位教師，請他們介紹自己在所屬學科中進行的教學方面的嘗試，希望對廣大教育同仁有所啟發。

化學課堂中實驗教學的智慧策略

化學實驗是化學課堂中最能吸引學生的教學環節，同時也是培養學生“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”等化學核心素養的最佳方式。但是在具體的課堂教學過程中，教師總會遇到如實驗時間過長、實驗復雜危險、實驗涉及有毒氣體、演示效果不佳等方面的困難，本文結合具體的教學實踐，分享在課堂實驗教學中的一些智慧策略，希望能夠對老師們的實驗教學工作有所幫助。

對實驗進行改進設計，使之能夠與課堂教學相輔相成

設計實驗學案，引領學生思考 化學實驗是培養學生化學核心素養的重要方式和手段，要求學生在實驗之前對物質的性質及其變化提出可能的假設，在實驗的過程中觀察實驗現象、收集各種證據，基于證據進行分析推理，證實或證偽假設，能解釋證據與結論之間的關系，確定形成科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑。

改進實驗，提高實驗效率、減少污染 課堂上，有時候因為探究某物質的性質，需要完成多個實驗，這必然要花費大量的時間，而且實驗過程中產生的物質往往具有一定的毒性，大量有毒物質的產生必然會對環境造成污染，同時也讓做實驗的學生產生不愉快的感受，這也是部分學生不喜歡做實驗的重要原因之一。其實有些實驗是可以通過教師的巧妙設計實驗高效、綠色的。下面以二氧化硫的性質探究實驗的具體實施過程為例，介紹微型氣室的綠色實驗方法。

如圖1所示，向中間亞硫酸鈉固體上滴加1～2滴4mol/L硫酸，即可讓反應發生，用另外一個培養皿將該培養皿扣起來，形成密閉反應室，使實驗易于操作、污染小，提高課堂實驗效率，同時幫助學生建立綠色化學的理念。為避免學生不記得自己滴加了什么試劑，需要事先在紙上標記，白紙放在培養皿下面既方便做標記，又方便觀察實驗現象。

本實驗案例通過小小的培養皿的使用，簡化了制備二氧化硫的方法，同時簡化了探究二氧化硫性質的步驟。整套實驗裝置簡單，化學試劑用量極少，充分體現了綠色化學的理念。該實驗在學生預測、選擇試劑的基礎上，多個實驗同時進行，大大提高了課堂效率，同時培養了學生的科學探究精神和實驗證據意識。該微型氣室的實驗方式適合多種氣體性質的探究實驗，比如氯氣、氨氣等。

改進實驗，使實驗簡單易操作 課堂教學中有些實驗因為反應物難準備，我們往往采用的是演示或者視頻實驗的方式，學生喪失了親自動手體會的機會。有些我們認為難制備、收集的反應物，經過巧妙設計是可以簡化制備、收集過程的。圖2展示的是制備和收集二氧化氮的方法，一支注射器中吸入濃硝酸，一支試管中放入薄銅片，兩只注射器通過醫用三通管連接。為了避免二氧化氮的泄露污染環境，該過程需要在通風櫥中完成。得到的二氧化氮可以進一步制備一氧化氮，實驗裝置與制備二氧化氮相似，只需通過醫用三通管向二氧化氮的注射器中注入少量水即可，得到的氣體可以再推入另外排盡空氣的注射器中，即可收集到一氧化氮。

這種制備和收集的方式可以用于多種氣體，比如氨氣、NO2、NO。并且這種制備方式得到的氣體可以短暫保存，將NO、NH3用注射器收集好，插在橡膠塞上，可以保存一段時間，提供給學生，學生可以自己動手完成噴泉實驗和NO到NO2的轉化。

充分準備，避免危險

化學實驗難免會涉及危險的試劑，比如濃硫酸，如何避免危險，保證實驗安全進行？在酯化反應中我們是這樣處理的：教師上課前將反應物提前混合好，學生在課堂上可以快速完成實驗。這個實驗完成的最大困難是乙醇、濃硫酸、乙酸的混合過程放熱非常明顯，且需要濃硫酸緩慢滴加，課堂上會浪費大量寶貴時間，使用濃硫酸也比較危險。通過將反應物提前混合，直接提供給學生混合物的方式讓學生完成酯化反應實驗既快又安全，重要的是讓學生親自體會到了酯化反應過程中乙酸乙酯的生成與收集，對飽和碳酸鈉的作用能夠“眼見為實”。

利用信息化手段，提高實驗的可視性

演示實驗最大的缺點是學生的觀察效果不好，后排同學幾乎看不見，但是相比視頻實驗學生可以有更多的視覺沖擊，甚至是味覺刺激，真實感受更強烈。在教學中演示實驗也是我們經常使用的一種手段，如何讓每個學生都能清晰地看到實驗過程及現象呢？在實驗中可以利用與電腦連接的攝像頭，將演示實驗過程清晰投放到大屏上，學生觀看實況轉播，有了這個攝像頭，我們可以隨意調整角度進行拍攝，保證教室里每一個角落里的學生都能夠清晰地看到實驗現象。

總結

提高學生的化學核心素養，實驗是重要手段，雖然實驗的開展比起其他教學活動的開展要困難一些，短期也不能獲得學生成績的顯著提高，但是化學實驗對學生能力的培養是在潛移默化中進行的，對培養學生的思考能力和科學探究精神，以及提高學生動手能力起著重要的作用。在平時的教學中，我們應對實驗進行合理巧妙的設計，使實驗能夠發揮更大的作用，同時更安全、高效、綠色，讓學生能夠享受實驗的樂趣。

（文/丁紅霞）

以多元化評價促師生共同成長

評價是教育教學中重要的一環，新課改以來，教育評價方式逐漸向過程性、形成性、發展性評價轉變。數學作為一門基礎工具學科，幫助學生解決實際生活中的問題，從而產生數學學習興趣。同時數學也是打開其他學科大門的鑰匙，在學習數學的過程中塑造學生科學探究精神，幫助學生更好地認識世界、理解世界。為了適應這種人才培養目標，需要更加多樣化的評價手段來完善已有的評價體系。

評價的目的和意義

新版《義務教育數學課程標準（2011年版）》（以下簡稱《標準》）對評價學生數學學習的目的界定為：全面了解學生數學學習的過程和結果，激勵學生學習和改進教師教學。從學生的學和教師的教兩個角度給出評價的目的。評價應當更有利于學生個體的縱向發展，不局限在某一階段、某一章節、某一知識點，而是讓學生感受到學習的樂趣，建立學習的信心，塑造終身學習的信仰。評價也使教師的教學更具有針對性，沒有評價就沒有反饋，沒有反饋就沒有調整。教學是一項“活”的行為，為了提高教學有效性，需要不斷進行調整，幫助學生發現解題策略或思維習慣上的不足，有效改善教師的教和學生的學。新版《標準》對評價學生數學學習的指標也給出了明確調整：要求評價既要關注學生學習的結果，也要重視學習的過程。以往的評價將更多的關注點放在了結果上，才會出現“唯分數論”這種亂象，這種評價使學生的學習興趣減退，學習初衷發生改變。評價既要關注學生數學學習的水平，也要重視學生在學習過程中所表現出來的情感、態度、價值觀。僅僅停留在學生能夠解出哪道題、完成哪些數學任務是遠遠不夠的，還需要關注學生在從事數學活動過程中的感受和想法。更加全面地了解學生的學習歷程，提供反饋信息。

評價方式的多元化

評價不等于考試，考試型評價是評價學生數學學習水平的重要手段，但并不是唯一的手段。在考試中成績不理想的學生，課堂上的表現不一定差，有的甚至表現很好。如在“正方體的展開圖”一課中，學生可能無法詳細地記住正方體的每一種展開方式，但卻可以清楚地敘述出十幾種展開圖的分類標準。這種歸納類比能力是數學學科核心素養之一，對學生今后的學習和發展至關重要，不應因為考試成績的不理想而忽視課堂上的思維呈現，因此對學生數學學習過程的評價亟待完善。

表現性評價 表現性學習評價是一種教師評價與學生自我評價相結合的評價，和現行學生綜合素質評價類似，通過學生自評、同學互評、教師評價等多角度、全方位評價學生，將評價的過程和結果融為一體。表現性評價能夠反映出學生發展與進步的歷程，保證評價的全面性和科學性，對學生的鑒定更為精準。表現性學習評價可以通過數學日記、演說、問卷調查、訪談等形式開展。評價內容不局限在知識層面，更要關注學生解決問題的能力。

成長記錄袋評價 成長記錄袋是指：按照既定的目的，將學生的作品收集起來，通過合理地分析與解釋，描述學生在學習過程中的優劣勢，并通過自我反思和激勵取得更高的成就。成長記錄袋區別于純粹地收集學生的各種材料的文件夾，它在收集材料的過程中是有明確目的的。例如函數是數學學習中的重難點，貫穿整個初高中教學。最初接觸函數時，學生對于“任一”和“唯一”的表述理解不到位，經歷對一次函數、二次函數、反比例函數等具體函數的研究之后，對函數的理解會逐漸變得清晰。教師可以針對函數學習設置成長記錄袋，從最初兩個變量的關系到從集合論的角度重新定義函數，收集整個函數學習過程的資料，并對階段性學習結果進行分析。當這種真實的、持續的、自然的記錄擺在眼前，學生可以清楚地看到自身的成長：知識的增長，思考方式的變革，認知水平的提升，學習的內驅力得到激發。

專題作業評價 專題作業是一項以學生自主組建調研小組為主，利用課本所學知識解決現實問題的學習活動。通常會涉及多學科融合，對學生的綜合能力要求較高。專題作業首先需要確定選題，經過小組充分討論之后確定選題的可實施性，明確小組成員分工，設置階段性目標，并對臨時性成果進行整理，做好過程性記錄。專題作業既鍛煉了學生知識運用、解決問題的能力，又提高了學生自我調控和面對挑戰的能力，通過專題作業可以對學生進行全方面、綜合性的評價。專題作業評價在考查學生的綜合水平的同時，兼顧學生的個性化特征，實現教育的真正目的。

多元化評價的發展前景

評價最重要的意圖不是為了證明，而是為了改進。多元化評價可以幫學生找到學習的樂趣，在過程中不斷得到肯定和提升。如何更好地凸顯評價的整體性、科學性和綜合性是多元評價努力的方向。在對學生進行評價的同時，還應當考慮對教師的教學方法進行評價?！稑藴省分幸蠼處焺撔陆虒W方法，利用新穎有效的教學手段開展數學教學。因此在進行評價時，對評價內容的設定可以提出：在數學課上老師是否開展有意思的數學活動？老師的教學方法是否激起學生的興趣？老師是否利用多樣的高科技手段輔助開展教學等。通過對教學行為評價，在反映學生學習情況的同時，為教師提供改善教學的依據。

學習是師生共度的生命歷程，評價不僅僅是一種評判、一種檢驗，也是一種引領、一種發展。教學相長，探索前行。

（文/劉新）

只有多動手，才能會動腦

初中物理作為物理學習過程中的初級階段，對學生今后學習物理的興趣以及物理思維的發展都有較大影響，因此引導和保護學生的探索精神尤其重要，在初中物理教學中，適當利用綜合實踐活動培養學生的探究意識，讓學生“做中學”，對初中生未來的發展有非常重要的現實意義。隨著新課程改革的逐步推進，開設物理綜合實踐課，為塑造學生核心素養、培養科學探究能力及科學思維能力開創了很好的途徑。

開發系列實踐課程

新課程帶來一些新理念，也促使學校教育工作者嘗試一些新做法，來推動學生科學探究精神的培養。新版物理教材更傾向于通過更多的實驗讓學生親自動手并觀察現象，最后思考結論，形成穩固的認知。

作為一門實驗學科，物理更多地要研究發生在身邊的實際生活現象，探究思考其中蘊含的物理規律是物理教學的一個重要任務。剛剛脫離小學階段的初中生，好奇好動的天性還沒有退去，若是一上來便是一些深奧的理論知識學習與計算，勢必會打擊學生的學習積極性。因此，在起始階段必須想盡一切辦法保護學生的這種探索興趣，多搭臺階讓學生順利過渡。這就需要從學生感興趣的實驗入手，學生多動手，才能促其多動腦。而現實情況是，物理課堂時間有限，教學任務又擺在眼前，所以我們就嘗試通過綜合實踐課，有目的地將物理課上不便探究的實驗，設計成一些小實驗和小制作，通過實踐活動課，讓學生親身經歷實際觀察、探究的過程，在實際操作中滲透物理知識，逐步引導學生在動手做實驗過程中發現、總結和驗證其中蘊含的物理規律，并加以應用或解釋相關物理現象。

具體來說，我們學校在中學各個年級嘗試開展了校本實踐活動課，將物理內容提前滲透到不同年齡階段的學生學習過程中，從而激起學生的興趣：初一年級嘗試科學探秘，主要涉及熱現象、光現象、聲現象知識；初二年級趣味小實驗，主要圍繞力學、機械等知識；初三物理潛能開發，通過創意設計電路，并實現自動控制來體驗電學的奇妙；高一探索奇妙的力，進行一些承重比賽；高二創新物理設計，探索電磁場與能源。尤其是初一、初二、高一、高二，我們將教材中的物理實驗滲透進校本課程中進行探究，學生在很放松的狀態下進行實驗，真正實現了玩中啟智，樂中動腦，促進思考。

設計課外小實驗，激發學生獨創能力

課堂上的學習應該與實際生活緊密聯系起來，這樣才能很好地體現物理的實用性。所以我們設計了諸如“筷子提米”“奇怪的爬坡”“吸不出的酸奶”等課后小實驗，讓學生回家制作完成后，向父母展示自己的小制作，并解釋相關物理知識。許多孩子做完實驗后，家長大吃一驚，驚訝欣賞之情溢于言表，親子關系因此大為改善。學生在應用的同時也能深入理解相關知識內容、提升相關能力。在這些小實驗的激勵下，學生又制作出了“空氣槍”，家長也和孩子一起制作了“走馬燈”等。學生的物理興趣得到很好的激發。

讓學生在玩樂中探究，在實踐中啟迪思維

物理教材中的實驗，有一部分實現起來是相當煩瑣的，所以我們就在綜合實踐課上，嘗試發揮學生的想象力，讓學生改進實驗設計，從實驗的簡便性、直觀性出發，讓實驗觀測更清晰，從實操的角度啟發學生的思維，使物理課堂更貼近實際生活。這樣培養出的學生不僅具有更強的動手能力，而且還具有更強的思維能力以及面對實際問題時解決問題的能力。比如在水的沸騰實驗中，課本上的實驗裝置器材多、操作要求高、加熱時間長、現象不清晰。有人想到了用家里的透明養生壺來替代酒精燈等器材來加熱，用電熱器加熱，易操作、現象清晰明顯。尤其是在觀察沸騰前氣泡的大小與沸騰時的氣泡大小變化時，現象非常明顯，學生的感受也非常深刻。而且這節課讓學生記錄下不同時間的溫度值，并匯成表格，描出圖像，對沸騰時溫度不變的理解更加深刻，對沸點的概念理解起到非常直觀的作用。

受此啟發，在探究物質的比熱容時，學生就想到了用電熱器替代教材中的酒精燈加熱，熱源可控，實操性更加方便。還有些聰明的學生聯想到數字傳感器技術進行測溫，更加精準直觀，數據處理也更形象，更加一目了然。

以比賽促興趣，以改進促創新

我們比較經典的校本實踐活動有兩個，水火箭比賽和紙承重比賽，這是幾年來比較成熟的兩個科技節保留項目，每年科技節的比賽活動都吸引大量學生積極參與。隨著比賽經驗的積累，比賽成績也逐年提升。初一、初二年級主要參加“水火箭制作比賽”，高一年級和高二年級以紙承重比賽為主，當然今年我們也嘗試讓初二的學生參加了紙承重比賽，成績也非常不錯。說明現在的中學生創新思維水平也比較高。尤其是在水火箭的制作上，初二的部分同學在老師的指導下，嘗試制作二級水火箭，也取得了成功，在科技節上的表演吸引了眾多人的目光。在國家航天工程日新月異的今天，學生對火箭制作的創新追求也越來越高。這樣學生對物理學習的興趣也更加濃厚。

通過物理綜合實踐課的活動，學生的學習興趣和創新能力得到了極大鍛煉，相互合作的意識也逐漸增強，對于學生的科學素養培養有極大的現實意義，值得繼續去嘗試。

（文/韓中華）

數學與人工智能創新融合課堂的實踐探究

——以人教版九年級下冊《巧算圓周率π——蒙特卡洛方法的妙用》為例

【本文系北京市海淀區教育科學“十三五”規劃重點課題“人工智能在學科課堂教學的應用研究”（課題編號：HDGH20190069）的研究成果之一。】

數學作為人工智能領域的基礎學科，將其與人工智能的課堂融合，不僅可以以人工智能技術促進精準教學，還可以將數學教學內容與人工智能內容方法相融合，實現更深度的學科融合，提高教與學的質量。

“新”準備

本節課利用人工智能領域中的情境問題展開數學活動，是數學和人工智能領域的一次探索。有別于傳統數學課堂活動，本節課創新設置隨機投米試驗和編程模擬試驗，這兩個數學活動是學生在分組、合作的模式下完成的。隨機投米試驗需要事先準備試驗材料，教師提前對試驗條件和環境進行初步評估。編程模擬試驗是將隨機投米試驗利用平板進行編程模擬，教師需要提前準備好學生平板，并下載安裝好相應編譯器等軟件。

“新”內容

由于數學的學科特性，傳統的初中數學新授課堂以講授課為主，課堂中適當設置教師提問和學生活動，倡導課堂自然發生、循序漸進，在解決數學問題的活動中培養學生數學思維，發展數學核心素養。數學課堂中，必不可少的是以例題、變式訓練為基本的數學思維活動。而以本節課為例的創新融合課程，融入了人工智能模塊內容，能夠突破數學傳統課堂的教學限制，通過操作、實踐、試驗等課堂活動，讓學生“動”起來，讓課堂“活”起來，讓數學“用”起來。要估算圓周率π，學生需要關聯已有概率知識，構建概率模型，設計試驗，進行數據搜集和分析，最終得到結論。為了解決投米試驗中的誤差較大、試驗耗時等問題，進一步利用編程模擬投米試驗，設置不同參數，得到圓周率π的近似值。通過活動，學生對概率意義和隨機思想的理解更進一步，學生的數學抽象、數學建模、數據分析等素養得到進一步發展。通過活動，學生對人工智能有了更深入的理解和認識，感受數學作為基礎學科的應用價值和魅力，體驗成功，提高數學學習的積極性。

“新”優勢

直觀趣味性 人工智能算法的基礎是數學思維和數學思想。本節課的原型是人教版九年級第二十五章概率初步中的實驗與探究活動《π的估計》，該實驗涉及的蒙特卡洛方法就是AlphaGo核心算法之一。有別于其他體驗課程，本節課從人工智能背后的設計者角度出發，通過學生喜聞樂見的AlphaGo例子，探尋AlphaGo核心算法的基本數學原理，課堂更加新穎、富有趣味性。學生在觀看激烈的人機大戰課堂導入視頻后，對本節課將要學習的內容有更強烈的學習興趣和動力，學生摩拳擦掌、躍躍欲試。編程環節中，學有余力的學生進行代碼編程，其他學生采用圖形化編程，在理解人工智能算法、鍛煉編程思維和培養數學能力的同時，使得任務完成性更高、趣味性更強。

交叉學科性 近年來科學上的重大發現和進展常常涉及跨學科的相互交叉和滲透?？鐚W科融合教學必將是未來的教育趨勢，跨學科綜合任務的設置也將是培養現代創新拔尖人才的有效途徑之一。本節課涉及數學概率初步的內容和信息技術人工智能模塊，設置的活動是跨學科綜合學習任務，學生通過試驗、探究，將已有知識進行關聯、整合和應用，自主學習、解決問題，培養跨學科學習的意識和習慣，促進多維綜合發展。

“新”思考

教的挑戰 融合課程涉及多個學科，對教師有更高的要求。該部分的內容突破了傳統教材內容和教學方法的限制。課程設計需要教師充分把握數學中考課標，深入了解人工智能、編程相關內容，找到二者融合的切入點?；顒釉O計需要教師深入開展課前調查，充分了解學情，準確把握住課堂教學的難點和重點，設計好層次遞進的課堂環節內容，讓課堂活動既有挑戰性又能順利完成。活動內容需要平衡好數學與人工智能二者的關系，不能只講數學而僅僅把人工智能作為引入的例子，也不能只介紹人工智能而對數學內容一帶而過。

學的挑戰 跨學科綜合任務，對學生有更高的要求。有別于傳統數學課堂教學的滿堂灌和習題訓練，融合課程的任務設置需要調動學生已有的各學科知識，綜合解決問題?？鐚W科的活動任務，要求學生在每個學科上的知識儲備、學科思維、能力和素養都要達到基本要求，不能有薄弱的部分，對學生的綜合能力要求更加嚴格。因此，大部分活動任務通過小組合作完成，學生之間需要互相配合、協調，共同解決問題，完成任務。

評的挑戰 傳統數學教學通過課堂練習、作業檢測等能對課堂的教與學進行及時評價。評價往往是結構性的測試題。但融合課堂的活動模式使教與學的評價變得更加困難。交叉學科綜合任務涉及多個學科，評價體系的設計要從教學目標和重難點出發，需要考慮多個學科的課標、大綱等要求，評價更加綜合復雜。評價的問題、問卷往往是非結構化的，沒有標準答案，給教師的批閱和系統分析帶來一定的困難。

“人工智能+”教育時代背景下，將數學與人工智能融合，設計創新課程，既是新的機遇也是新的挑戰。融合課程能充分發揮各學科優勢，激發學習興趣，學以致用，在培養創新思維習慣、綜合實踐能力等方面有著無可替代的作用。革新的內容也對教學評價各個環節帶來前所未有的挑戰，亟須更專業的理論方法和更深入的教學研究。

（文/ 任素婷）

（作者單位：北京一零一中石油分校）