在综合实践活动中培养学生创新能力——以“制作简易的密度计”的教学为例

李 刚

(江苏省苏州市教育科学研究院,江苏 苏州 251000)

苏科版初中物理教材相对以往的教材有一个显著的变化,就是设置有“综合实践活动”,它是在一章后或数章后为学生提供的一种特别的项目学习活动．它从培养创新性人才和发展学生个性特长的要求出发,以期优化物理课程的探究性学习结构．

这种学习活动具有以下特点: ① 以物理知识和科学方法为基础; ② 实现物理学科内的综合和跨学科的综合,与生活、技术、社会相联系; ③ 需要有相对全面的实践过程(如有较为完整的课题探究或技术设计过程); ④ 必修与选修的结合(所有学生都必须参与综合实践活动学习,但课题的数量和内容由各组学生自己选择); ⑤ 课内与课外结合,主要任务在课外通过小组合作完成．

如何实施?如何培养学生创新能力呢?笔者以综合实践课 “制作简易的密度计”为例,谈谈怎样以创造技法为依托,以实验反思为策略,使综合实践课从课内向课外延伸,从而促进学生实践创新能力的培养．具体实践如下.

1 教学内容特点分析

综合实践活动是一种基于物理知识和科学方法的项目学习活动,学生围绕项目任务进行探究和设计活动,经历全程的探究和设计,有利于学生对科学探究的理解,提升科学探究的能力;有利于学生对技术的理解,提升技术设计的能力．

本节课注重学生动手实践、尝试体验、反思评价、收获成果．具体有4个特点: ① 知识的综合性．这节课综合运用了重力、浮力、密度、二力平衡等．② 材料多样性．配重的种类不是唯一供学生选择的,不用限定学生的思维．③ 方法的优先级．使吸管竖直漂浮的教学过程中可采用“试错”教学法,让学生尝试失败并纠正错误,收获成果,让学生反思评价,得出最优解决方案．④ 结果的开放性．课堂是发散性的结尾,从两个方面引发学生思考: 从创造性思维的角度,看是否可以进行迁移; 从实验材料本身角度,看是否可以去改进,从而培养学生创新能力．

2 教学路径设计

教学路径设计如图1所示.

图1

3 教学实施过程

3.1 情境问题，自主探究

笔者通过创设如下的情境,以问题解决为线索,构建一个统领整节课的大背景,让学生在解决问题的同时应用相应的知识．

教师手上拿了一根密度计,将它放入水中,观察到液面对应密度计的刻度线,显示容器中液体的密度是1.1 g/cm3．容器中实际上就是普通的自来水,水的密度应该是1 g/cm3,这是一支不达标密度计．

问题1:如何制作一支标准的密度计?

问题2:实验桌上的有一根塑料吸管,现在请大家拿起手中这支吸管放入水中,观察一下,它能否像刚刚的密度计一样竖直的漂浮在水中?

问题3:如何让塑料吸管能竖直的漂浮在水中,这是什么原理?

问题4:如何在塑料吸管上标上刻度线?

问题5:制作的密度计的刻度线有什么特点?

学生在真实情境问题中慢慢学会了“直立行走．制作一支简易的密度计,直接把多样的材料展现在学生的实验台上,引导和激发学生逐一攻克制作过程中遇到的问题．首先第一个问题,就是如何让一支吸管竖直漂浮在水中,放手让学生操作实践,可以预想到学生会出现将橡皮泥包裹在吸管外面的情况,但是在这个环节先不要急于去纠错,学生解决了第一个问题就要及时鼓励,激发学生的创造欲．实验最难的部分就是密度计刻度线的标注问题,预想到有学生会找不同密度的液体,然后将吸管放在里面划线的方法．教师要先肯定学生的想法,并给予鼓励,慢慢引导学生运用所学知识和智慧认识到橡皮泥包裹在外面的缺陷,及无法根据长度标出刻度线,让学生知其然也知其所以然．情境问题能启发学生自主发现问题,促成学生的成功体验,激发他们的探究欲望和学习兴趣．通过对实际问题的解答,可以训练学生的思维,体现“格物致知”,有利于掌握科学方法和找到解决问题的路径,提高学生的思维能力和思维品质．

3.2 初步成果，反思评价

在教学过程中,用到吸管、橡皮泥、钢丝和水等实验器材,学生参与度高,非常积极,课堂氛围轻松活泼,对于学生的成果及时点评,及时评价,让深度学习发生．

问题6:大家可以先用自制的密度计测一测实验台上的盐水密度是多少?看哪组测得最准?

问题7:今天可以用如此短的时间把密度计制作好,下面来讨论一下在制作过程中大家还发现了哪些问题,或者遇到了哪些困难?

问题8:同学思路非常开阔,我们一直在想怎么把刻度线画在外面而且不掉?为什么不能把刻度线画在吸管里面呢?大家再想一想密度计还有什么地方可以优化的呢?

在学生制作结束后,给学生时间思考他们制作的密度计有哪些可以改进的地方,引导学生反思,让他们通过自己的思考提出各种各样的解决方案,如“封口”问题,用橡皮泥易溶于水,如何改进?“配重”问题,每种尺寸的吸管配备多少钢丝或螺丝钉最为合适?刻度线的标注问题等．

3.3 追求精品，培养创新

实践在物理学习中占有重要的地位,是学习者学习物理知识、应用物理知识和研究物理问题的重要手段、途径和方法．在实践中不断创新,这是综合实践活动课的优势．学生制作的方案层出不穷,但要有所创新,教师还应该引导学生出“精品”．但学生的创新能力是不足的,要做出一个实践创新的“产品”,往往会缺乏一些创造技法.为了解决这类问题,笔者团队总结出一套“创新性实验反思的策略”.在等学生自我反思结束后,教师可以引导学生通过该“反思策略”,对他们所经历的实验过程中遇到的各种过程或问题进行评价、批判和再次深入探究,旨在使初中学生的创造性得到发展,有利于学生创新素养的养成．

学生借助教师提供的“创造性实验反思策略”,尝试进行反思: ① 能否借用?即能否借用其它实验的经验?有无与过去实验相似的东西?能否模仿点什么?② 能否改变?即实验的器材、步骤、测量方法、数据处理等能否作其他改变?③ 能否代用?即能否用其他实验原理、其他动力、其他场所、其他方法等取而代之?④ 能否组合?即整套实验器材、实验方案是否统一协调,能否进行适当地组合?能否和其他实验进行组合?其他人的实验主张能否综合?其他人的新实验设想能否综合?⑤ 能否扩大?即实验中能否增加什么?实验的器材、次数、质量、长度、厚度等能否增加?实验的附加价值能扩大?⑥ 能否缩小?即实验中能否减少什么?实验器材能否再小点、浓缩、微型化、再低些、再轻些?实验装置能否采取内装?⑦ 能否重新调整?即可否更换部分实验器材,用其他的型号、种类,用其他设计方案,用其他顺序?⑧ 能否颠倒过来?即可否颠倒方位?⑨ 有无其他用途?即现有实验还有没有新的用途?或稍加改进能否扩大它的用途?“奥斯本检核表法”曾被誉为创造技法之母,根据她派生出的新创造技法就有很多.根据她创生的“创造性实验反思策略”,充分保留了“奥斯本检核表法”有利于强制性打开发散思维的重要特征,在初中和高中的物理教学实践中,被证实对培养学生的创新很有效．

3.4 拓展外延，展示成品

综合实践活动的选题能够将物理与自然、生活、社会、技术、环境联系起来,利用这种活动有利于对学生进行“科学、技术、社会、环境”教育．

活动任务布置:学生查阅密度计的相关资料,了解密度计在生活中的应用情况,归纳整理收集到的信息资料,准备以小组为单位进行密度计探究与制作,为制作成品准备自己所需要的材料．

活动探究与制作:以项目小组为单位,交流、讨论收集到的信息,制定方案,进行密度计制作活动．用故事板的形式将小组的想法、设计图纸、解释设计方案、数据记录表、得出的结果、感想等记录下来,在课上交流展示．

由于这项活动制作的成品形式是多种多样的,给出了较大的创造空间,学生可根据自己的兴趣,爱好、思维上的联想创作出各种各样的作品,获得成功,体验创造的快乐.通过展示评价活动提升学生的批判性思维能力．本次活动将通过小组自评、互评、教师评价等方式,对探究密度计制作过程、设计、性能、外观以及器材、资源的利用和时间的管理、团队合作等方面进行评估,并指出最成功之处和提出优化的建议．

4 结语

在苏科版义务教育物理教材中,共设置了9个综合实践活动,其选题来自于对自然界的观察、生活应用的需要和社会发展的需求．综合实践活动课主题大体分为3种类型:以研究性学习为主的探究活动,如从防治噪声污染出发,研究“比较材料的隔声性能”的方法等;以实际应用的设计类类活动,如密度计的制作、简单电路的设计、设计和制作一个机械模型等;以社会考察为主的体验性活动,如从节能的观点出发,进行“家庭用电的调查研究”等．

不同类型的综合实践活动应采用不同的设计路线:探究性活动一般以“主题—探究—表达”的过程来设计,而技术与制作活动通常以“任务—方案—评价”的方式来组织．教师引导学生在设计创造中主动提取并运用物理知识解决问题,学生面对真实、复杂的具体任务,综合而灵活地使用所学知识、技能进行实验、工具开发等方面富有创意的实践活动．有利于发展学生的合作交流能力与使用复杂互动工具的能力;有利于学生更加主动而深度地参与,并且意识到知识是有用的,从而有利于学生形成对科学的正确态度并培养学生学习的兴趣．针对学生动手设计能力较弱的现状,有利于强化工程设计理念,培养实践创新能力．综合实践课中技术与制作活动的特点决定了其成为发展学生创新能力、科学论证能力、实践应用能力等关键能力的天然载体．