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摘 要：在学生自主创新实验的课堂教学中，教师站在学生的立场，让学生在实验展示、质疑、创新等环节中完成学习，达成物理教学的最优化.学生成为课堂主角，在动手体验中发现问题，解决问题，甚至提出有创意的问题，从而提高创新力和思维能力.
关键词：创新实验;教学策略;分子世界
文章编号：1008-4134（2019）14-0056中图分类号：G633.7文献标识码：B
实验不仅能培养学生的动手操作能力，还能激发学生的兴趣与活力，是促进学生积极探索与思维的动力源泉.因此，核心素养下的物理教学应以实验作为学生学习的引擎，驱动学生的科学思维与科学探究双轮前行.学生自主创新实验就是遵循这一理念组织课堂教学的.它以提升学生的思维为核心，在一连串的学生自主创新实验展示活动中，让学生经历质疑、创新、展示、评价、再创新.本文以苏科版“走进分子世界”为例，就如何引导学生自主创新实验阐述相应的教学策略和实践.
1 站在学生的立场设问，变疑点为起点
在实际教学中，教师只对学生的某一学习阶段负责，甚至是只对学生某一学年负责，这样只会将追求短期效益放在首位，即分数至上.这样心态下的教学，教师就希望实验越顺利越好，甚至让实验降级，将分组实验降成演示实验，演示实验降为放视频，甚至视频也不放，只在黑板上画实验，让学生背实验.这样学生体验不到做实验的乐趣，也发现不了实验中的问题.学生自主创新实验是以提升学生思维发展为目标的探究活动，遵循学生的认知规律，在探究活动中积极触发学生建构知识的疑点，转变为学生的思维起点.教学中，教师除了组织学生完成常规实验，还要通过设疑策略，促使学生变化观察视角，发现实验中存在的问题，再对实验加以改进.
教学片段1
活动：学生在一个量筒里装入一半黄豆一半芝麻（如图1所示），读出总体积后将量筒上下颠倒多次，观察混合前后总体积的变化.
学生：总体积变小了.
教师：想一想，这可能是什么原因？
学生：芝麻钻到黄豆的空隙中了.
师生类比分析得出结论：分子之间存在着空隙.
教学片段2
分组实验：向一端封闭的玻璃管中先后注入一半水和一半酒精，充满后封闭管口，并反复翻转玻璃管，观察水与酒精混合前后液面的变化情况.
教师：想一想，为什么水和酒精混合后总体积变小了呢？
学生：水分子和酒精分子之间存在着空隙，当水和酒精混合时，不同分子相互进入到分子的空隙中，所以总体积会减小.
教师：对于这个实验，你有哪些疑问或者发现，还想做哪些尝试？
学生质疑1：为什么要先倒入水，后倒入酒精？如果改变加入液体的顺序，总体积还会变化吗？
教师鼓励学生大胆尝试，可以发现当先加酒精再加水时，总体积减少的要小一些.
师生共同分析可知：后倒水，水下沉时直接侵占酒精分子间的空隙，加的水量多于一半所以，再颠倒体积变化就不明显了.
学生质疑2：水柱会不会是被上面那段酒精柱压短的？
教师：大家动脑筋设计实验验证这个猜想.
创新实验：在倒入一半水后，滴一滴食用油，再在上面倒入酒精（如图2所示）.为了防止酒精蒸发，管口上端用塑料薄膜密封.观察可以发现，液面不会下降.由此证明压短的说法不成立.
学生质疑3：上下颠倒混合酒精和水时，有大量气泡，酒精分子与水分子间的空隙是空氣吗？
教师：所有的组都发现有气泡吗？
学生：有的组有气泡产生，有的组没有气泡产生.
教师：比较一下，有气泡的组和无气泡的组操作上有什么不同？使用的水和酒精有没有不同呢？
学生：我们组酒精与水混合时，没有气泡，我们是将注射器上的导管插到液体内慢慢注入的，有的组产生气泡的原因应该是喷射液体时混入空气造成的.
学生：我们组注入液体的方法跟刚才那个组一样，但是，我们分别使用了刚接的自来水和加热后的凉开水做比较实验，发现使用凉开水，没有气泡.
教师：你们怎么想到用凉开水做实验的？
学生：记得在做水的沸腾实验中，加热水会有空气泡冒出，我们就想到加热可以把水中的空气排出.
教学片段1中，教学过程顺理成章，实验容易成功，本可以就此得出结论，能节省了大量时间来做练习.但是，没有给学生质疑的机会.疑为学之源，学生不能独立思考，不敢质疑，这样的教学是无效的.科学的先贤都是在质疑中有所发现的.如果实验缺乏体验，真实性就差，学生接受时有心理壁垒，常常口服心不服.
教学片段2中，教师给学生质疑的机会，再自主创新解决.也许100个学生创新的实验中有99个还不如传统实验，但是学生大胆质疑，在创新实验研究中，综合运用批判思维、发散思维、聚合思维等多种思维形式，从而培养学生的创新意识、创新精神，锻炼学生的创新能力，挖掘学生的创新潜力.高效学习不光是高分，对教师来说还要有高远的目光，对学生来说有长期效益.
2 让学生成为课堂主角展示，变看客为创客
学生创新实验需要教师的指导，教师可以用实验来串起课堂教学的过程，给予学生感染力和创新的动力.但是，教师演示教材上的实验，学生可能很熟悉，不仅不能引起学生的兴趣，也对学生的思维没有提升作用，这样的实验就没有了意义.教师可以由演员变成导演，组织学生在课堂教学的每一个环节展示创新实验.学生积极参与到课堂展示活动中，角色转变可以让学生更加投入到创新活动中.
教学片段3
展示1：教师请一位学生将一些红色墨水滴进一杯水中.
问题1：用红墨水进到水里后会散开，来演示扩散现象，说明分子运动，你有什么疑点吗？
学生：可能是地球帮忙的原因. 问题2：有没有让墨水易混合，又不让地球帮忙的办法呢？
学生：可以用注射器通过针头把墨水直接注入水杯底部.
活动1：各个实验小组用事先准备好的器材，按照上述方法进行实验.
问题3：地球帮忙的问题解决了，但是墨水到了水的底部还是很快就混在一起了，不利于我们观察，怎么办？
学生：可以把彩虹糖放入水底.
学生：可以把红墨水注入酒精的底部.
……
活动2：各个实验小组自主设计实验，并实施实验，总结得出结论.
教学片段4
展示：教师准备好两只装有等量的热水和冷水的烧杯，然后请两名学生上台，他们先后向各自的烧杯中注入一滴红墨水，比赛谁的烧杯中的水变色快.
教师：大家对这个比赛结果有什么异议？
学生：他们的水温不一样，水温高，变色快.
学生：他们不是同时滴入红墨水的，先滴的，变色快.
学生：他们滴入红墨水的量也不一样，滴的越多，变色越快.
教师：大家想一想怎么设计实验保证公平呢？我们要比较水温对扩散快慢的影响？怎么控制滴入红墨水的时间和质量呢？
学生：可以用小气球做两个等大的红墨水球，内部放重物，便于沉底，再将他们同时放到水中后再扎破（如图3所示）.
学生：我们可以在一根木棒上钉两根钉子，这样可以保证同时扎破.
教师：你们设计的很好，来展示给大家看.
学生：通过刚才的实验，我们受到启发，觉得在烧杯中实验，扩散的范围大，不方便比较，我们还设计了在细玻璃管中扩散的实验，这样就可以把扩散快慢转化为细管中上升的高度.
展示：在两根细玻璃管中分别注满热水和冷水，然后将吸入等量红墨水的一小段吸管插入玻璃管中，迅速堵住管口，均竖直放置（如图4所示），观察水柱自下而上变色，相等时间内，热水中水柱变色部分长度大于冷水中水柱变色部分长度.
以上两个教学片段中，教师让学生站在课堂中央，把学生及其作品作为研究对象，这样的教学方式符合学生学习物理的规律，能激发学生提出有创意的问题或设计出创新的实验.如果把一堂课比做一条精美的項链.那么，一个个创新的实验就是这个这条项链上的珍珠.当然，创新的实验不一定都是源自孩子，源于孩子之手，也可以是孩子模仿创新的实验，但是，老师必须对这个实验有深刻的感悟，否则培养不了学生的思维的能力.
3 让学生动手体验中发现， 变求新为求真
科学探索是一条实证和论证螺旋上升的登峰之路.一个人如果缺少知识，他可以在任何时候补上.但是，错过了思维发展的最佳时机，在学习能力或在情感、态度等精神层面上造成了缺陷，以后将是很难弥补的.提升思维能力的最好办法就是动手实验，最好是创新实验.其实，创新的维度不是单一的，而是多维的（如图5所示）.探究实验中，求新、求易更要求真.
教学片段5
演示： 用两个铅块演示分子引力的实验.
学生质疑1：粘上的.
教师：请你来摸摸看，老师有没有在两个铅块上涂抹胶水.
学生感受后回答：没有.
学生质疑2：外界大气压将两个铅块压到一起了.
教师：大家想一想有没有办法验证这位同学的猜想呢？
学生：可以在真空中实验.
学生：不可行，谁能跑太空做这个实验，真的在太空飞船上失重当然不掉了.
学生：可以用研究真空不能传声时用过的抽气机来实验（如图6所示）.
展示：在教师协助下，学生把两个紧压在一起的铅块放入真空罩中，然后抽气，发现铅块还是粘在一起，总结结论：分子间存在引力.
教学片段6
教师：分子间有引力的例子很多，其实我们在刚开始学习物理时就遇到过分子引力.我们将许多回形针放入装满水的杯子中，杯子里的水没有溢出的原因就是因为水分子之间有引力作用.
学生活动：在一个杯子中注满水，是水面鼓出一些，然后在水面上搭上一根棉线把水面一份为二.接着，用手指蘸上少许清洁剂，再接触任意一半水面，观察到棉线向未接触手指那边移动并张紧（如图7所示）.
以上两个教学片段中，学生亲自感受更有说服力，并通过使用新设备、新技术、新方法解决疑问，让实验更真实.教学中，教师自己除了要动手实验搞研究，也要告诉学生，影响学生，逐渐培养学生的动手习惯和求真的品质.
4 结语
“走进分子世界”这节本是抽象的，但是通过学生自主创新实验组织学生学习，学习不在停留兴趣层面，而是用一个个创新实验强烈刺激学生的学习动机，调动学生自主创新的积极性，让学生在快乐中学习，让学习不再停留兴趣层面，学习就变得容易多了.
参考文献：
[1]李进，汤金波，肖永琴.再论学生自主创新实验是物理教学的最优途径[J].实验教学与仪器，2019，36（01）：3-7.
[2]姚树石.高中物理教学中创新实验的设计与实践[J].课程教育研究，2018（21）：84-85.
[3]刘烨. STEM理念下的物理创新实验校本课程开发和研究[D].上海：上海师范大学，2017.
[4]钱永昌. 指导学生开展“中学物理低成本创新实验”设计与开发的实践研究[D].福建师范大学，2008.
[5]董涛. 中学物理创新实验的开发与研究[D].华中师范大学，2003.
关键词：创新实验;教学策略;分子世界
文章编号：1008-4134（2019）14-0056中图分类号：G633.7文献标识码：B
实验不仅能培养学生的动手操作能力，还能激发学生的兴趣与活力，是促进学生积极探索与思维的动力源泉.因此，核心素养下的物理教学应以实验作为学生学习的引擎，驱动学生的科学思维与科学探究双轮前行.学生自主创新实验就是遵循这一理念组织课堂教学的.它以提升学生的思维为核心，在一连串的学生自主创新实验展示活动中，让学生经历质疑、创新、展示、评价、再创新.本文以苏科版“走进分子世界”为例，就如何引导学生自主创新实验阐述相应的教学策略和实践.
1 站在学生的立场设问，变疑点为起点
在实际教学中，教师只对学生的某一学习阶段负责，甚至是只对学生某一学年负责，这样只会将追求短期效益放在首位，即分数至上.这样心态下的教学，教师就希望实验越顺利越好，甚至让实验降级，将分组实验降成演示实验，演示实验降为放视频，甚至视频也不放，只在黑板上画实验，让学生背实验.这样学生体验不到做实验的乐趣，也发现不了实验中的问题.学生自主创新实验是以提升学生思维发展为目标的探究活动，遵循学生的认知规律，在探究活动中积极触发学生建构知识的疑点，转变为学生的思维起点.教学中，教师除了组织学生完成常规实验，还要通过设疑策略，促使学生变化观察视角，发现实验中存在的问题，再对实验加以改进.
教学片段1
活动：学生在一个量筒里装入一半黄豆一半芝麻（如图1所示），读出总体积后将量筒上下颠倒多次，观察混合前后总体积的变化.
学生：总体积变小了.
教师：想一想，这可能是什么原因？
学生：芝麻钻到黄豆的空隙中了.
师生类比分析得出结论：分子之间存在着空隙.
教学片段2
分组实验：向一端封闭的玻璃管中先后注入一半水和一半酒精，充满后封闭管口，并反复翻转玻璃管，观察水与酒精混合前后液面的变化情况.
教师：想一想，为什么水和酒精混合后总体积变小了呢？
学生：水分子和酒精分子之间存在着空隙，当水和酒精混合时，不同分子相互进入到分子的空隙中，所以总体积会减小.
教师：对于这个实验，你有哪些疑问或者发现，还想做哪些尝试？
学生质疑1：为什么要先倒入水，后倒入酒精？如果改变加入液体的顺序，总体积还会变化吗？
教师鼓励学生大胆尝试，可以发现当先加酒精再加水时，总体积减少的要小一些.
师生共同分析可知：后倒水，水下沉时直接侵占酒精分子间的空隙，加的水量多于一半所以，再颠倒体积变化就不明显了.
学生质疑2：水柱会不会是被上面那段酒精柱压短的？
教师：大家动脑筋设计实验验证这个猜想.
创新实验：在倒入一半水后，滴一滴食用油，再在上面倒入酒精（如图2所示）.为了防止酒精蒸发，管口上端用塑料薄膜密封.观察可以发现，液面不会下降.由此证明压短的说法不成立.
学生质疑3：上下颠倒混合酒精和水时，有大量气泡，酒精分子与水分子间的空隙是空氣吗？
教师：所有的组都发现有气泡吗？
学生：有的组有气泡产生，有的组没有气泡产生.
教师：比较一下，有气泡的组和无气泡的组操作上有什么不同？使用的水和酒精有没有不同呢？
学生：我们组酒精与水混合时，没有气泡，我们是将注射器上的导管插到液体内慢慢注入的，有的组产生气泡的原因应该是喷射液体时混入空气造成的.
学生：我们组注入液体的方法跟刚才那个组一样，但是，我们分别使用了刚接的自来水和加热后的凉开水做比较实验，发现使用凉开水，没有气泡.
教师：你们怎么想到用凉开水做实验的？
学生：记得在做水的沸腾实验中，加热水会有空气泡冒出，我们就想到加热可以把水中的空气排出.
教学片段1中，教学过程顺理成章，实验容易成功，本可以就此得出结论，能节省了大量时间来做练习.但是，没有给学生质疑的机会.疑为学之源，学生不能独立思考，不敢质疑，这样的教学是无效的.科学的先贤都是在质疑中有所发现的.如果实验缺乏体验，真实性就差，学生接受时有心理壁垒，常常口服心不服.
教学片段2中，教师给学生质疑的机会，再自主创新解决.也许100个学生创新的实验中有99个还不如传统实验，但是学生大胆质疑，在创新实验研究中，综合运用批判思维、发散思维、聚合思维等多种思维形式，从而培养学生的创新意识、创新精神，锻炼学生的创新能力，挖掘学生的创新潜力.高效学习不光是高分，对教师来说还要有高远的目光，对学生来说有长期效益.
2 让学生成为课堂主角展示，变看客为创客
学生创新实验需要教师的指导，教师可以用实验来串起课堂教学的过程，给予学生感染力和创新的动力.但是，教师演示教材上的实验，学生可能很熟悉，不仅不能引起学生的兴趣，也对学生的思维没有提升作用，这样的实验就没有了意义.教师可以由演员变成导演，组织学生在课堂教学的每一个环节展示创新实验.学生积极参与到课堂展示活动中，角色转变可以让学生更加投入到创新活动中.
教学片段3
展示1：教师请一位学生将一些红色墨水滴进一杯水中.
问题1：用红墨水进到水里后会散开，来演示扩散现象，说明分子运动，你有什么疑点吗？
学生：可能是地球帮忙的原因. 问题2：有没有让墨水易混合，又不让地球帮忙的办法呢？
学生：可以用注射器通过针头把墨水直接注入水杯底部.
活动1：各个实验小组用事先准备好的器材，按照上述方法进行实验.
问题3：地球帮忙的问题解决了，但是墨水到了水的底部还是很快就混在一起了，不利于我们观察，怎么办？
学生：可以把彩虹糖放入水底.
学生：可以把红墨水注入酒精的底部.
……
活动2：各个实验小组自主设计实验，并实施实验，总结得出结论.
教学片段4
展示：教师准备好两只装有等量的热水和冷水的烧杯，然后请两名学生上台，他们先后向各自的烧杯中注入一滴红墨水，比赛谁的烧杯中的水变色快.
教师：大家对这个比赛结果有什么异议？
学生：他们的水温不一样，水温高，变色快.
学生：他们不是同时滴入红墨水的，先滴的，变色快.
学生：他们滴入红墨水的量也不一样，滴的越多，变色越快.
教师：大家想一想怎么设计实验保证公平呢？我们要比较水温对扩散快慢的影响？怎么控制滴入红墨水的时间和质量呢？
学生：可以用小气球做两个等大的红墨水球，内部放重物，便于沉底，再将他们同时放到水中后再扎破（如图3所示）.
学生：我们可以在一根木棒上钉两根钉子，这样可以保证同时扎破.
教师：你们设计的很好，来展示给大家看.
学生：通过刚才的实验，我们受到启发，觉得在烧杯中实验，扩散的范围大，不方便比较，我们还设计了在细玻璃管中扩散的实验，这样就可以把扩散快慢转化为细管中上升的高度.
展示：在两根细玻璃管中分别注满热水和冷水，然后将吸入等量红墨水的一小段吸管插入玻璃管中，迅速堵住管口，均竖直放置（如图4所示），观察水柱自下而上变色，相等时间内，热水中水柱变色部分长度大于冷水中水柱变色部分长度.
以上两个教学片段中，教师让学生站在课堂中央，把学生及其作品作为研究对象，这样的教学方式符合学生学习物理的规律，能激发学生提出有创意的问题或设计出创新的实验.如果把一堂课比做一条精美的項链.那么，一个个创新的实验就是这个这条项链上的珍珠.当然，创新的实验不一定都是源自孩子，源于孩子之手，也可以是孩子模仿创新的实验，但是，老师必须对这个实验有深刻的感悟，否则培养不了学生的思维的能力.
3 让学生动手体验中发现， 变求新为求真
科学探索是一条实证和论证螺旋上升的登峰之路.一个人如果缺少知识，他可以在任何时候补上.但是，错过了思维发展的最佳时机，在学习能力或在情感、态度等精神层面上造成了缺陷，以后将是很难弥补的.提升思维能力的最好办法就是动手实验，最好是创新实验.其实，创新的维度不是单一的，而是多维的（如图5所示）.探究实验中，求新、求易更要求真.
教学片段5
演示： 用两个铅块演示分子引力的实验.
学生质疑1：粘上的.
教师：请你来摸摸看，老师有没有在两个铅块上涂抹胶水.
学生感受后回答：没有.
学生质疑2：外界大气压将两个铅块压到一起了.
教师：大家想一想有没有办法验证这位同学的猜想呢？
学生：可以在真空中实验.
学生：不可行，谁能跑太空做这个实验，真的在太空飞船上失重当然不掉了.
学生：可以用研究真空不能传声时用过的抽气机来实验（如图6所示）.
展示：在教师协助下，学生把两个紧压在一起的铅块放入真空罩中，然后抽气，发现铅块还是粘在一起，总结结论：分子间存在引力.
教学片段6
教师：分子间有引力的例子很多，其实我们在刚开始学习物理时就遇到过分子引力.我们将许多回形针放入装满水的杯子中，杯子里的水没有溢出的原因就是因为水分子之间有引力作用.
学生活动：在一个杯子中注满水，是水面鼓出一些，然后在水面上搭上一根棉线把水面一份为二.接着，用手指蘸上少许清洁剂，再接触任意一半水面，观察到棉线向未接触手指那边移动并张紧（如图7所示）.
以上两个教学片段中，学生亲自感受更有说服力，并通过使用新设备、新技术、新方法解决疑问，让实验更真实.教学中，教师自己除了要动手实验搞研究，也要告诉学生，影响学生，逐渐培养学生的动手习惯和求真的品质.
4 结语
“走进分子世界”这节本是抽象的，但是通过学生自主创新实验组织学生学习，学习不在停留兴趣层面，而是用一个个创新实验强烈刺激学生的学习动机，调动学生自主创新的积极性，让学生在快乐中学习，让学习不再停留兴趣层面，学习就变得容易多了.
参考文献：
[1]李进，汤金波，肖永琴.再论学生自主创新实验是物理教学的最优途径[J].实验教学与仪器，2019，36（01）：3-7.
[2]姚树石.高中物理教学中创新实验的设计与实践[J].课程教育研究，2018（21）：84-85.
[3]刘烨. STEM理念下的物理创新实验校本课程开发和研究[D].上海：上海师范大学，2017.
[4]钱永昌. 指导学生开展“中学物理低成本创新实验”设计与开发的实践研究[D].福建师范大学，2008.
[5]董涛. 中学物理创新实验的开发与研究[D].华中师范大学，2003.