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摘要：江苏省“名师空中课堂”2020年初中物理“开学第一课”，基于对学生自主创新实验的实践与思考，围绕“玩实验，学物理”的主题展开教学。具体而言：让学生依次了解什么是物理、明白为什么要学物理、知道怎样学物理，最后展示学生自主创新实验的成果。
关键词：学生自主创新实验;初中物理;开学第一课
江苏省“名师空中课堂”2020年初中物理“开学第一课”，围绕“玩实验，学物理”的主题展开教学。教学路径为：首先，让学生了解什么是物理;其次，让学生明白为什么要学物理;再次，让学生知道怎样学物理;最后，展示学生自主创新实验的成果。
一、什么是物理
师 同学们虽然还没有在学校学过物理，但是应该都知道物理这门学科，甚至了解了不少物理知识。那么，什么是物理呢？如果用一句话来概括，老师认为，物理学是一门研究大至宇宙，小至基本粒子，即研究一切物质最基本的运动形式和规律的学科。下面，请同学们欣赏一段视频资料《粒子与宇宙》。
（播放视频。）
师 在这段视频里，你感受到了什么？
生 物理奇妙有趣。
师 你对物理有什么了解？
生 我看过一份资料，介绍的是比夸克还小的灵子。
生 科学家最近对银河系的边缘研究有了新发现。
生 人类在浩瀚的宇宙中虽然很渺小，但是我们可以研究宇宙与纳米的世界。
师 你的话充满哲理！历史上有许多科学家，他们的不懈研究让我们进入了美妙的物理世界！（出示人物图片，略）这是老师眼中“最牛”的5位物理学家，他们分别是伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金、杨振宁。请你用一句话说说你所了解的他们。
生 牛顿有著名的牛顿三大定律。
生 杨振宁提出了宇称不守恒。
……
师 物理学家不分性别，还有很多女性物理学家巾帼不让须眉，同样做出了巨大贡献。（出示图片，略）画面中第一位女性科学家是谁？
生 （齐）居里夫人。
师 谁能介绍一下她的成就？
生 她发现了一种新的放射性元素。为纪念祖国波兰，她将其命名为钋。
……
[评析：本节课为“开学第一课”，学生之前没有学习过物理这门学科，所以有必要让学生了解什么是物理。教学中利用多媒体播放从人到宇宙再到基本粒子的视频，让学生内心产生巨大的震撼，激發对人类认识自然能力的崇拜和对物理学习的向往。同时，物理学科还蕴含着丰富的人文精神。本节课中，教师只是用几幅图片，花费了极少的时间，就让学生了解古今中外的物理学家。秘诀就在于，教师充分发挥了学生的主观能动性，调动了学生的已有认知。学生是带着许多知识进入课堂的，但是这些知识是杂乱的，教师的作用正如一个磁铁磁化一堆铁屑一般，帮助学生梳理并调动了相关认知。]
二、为什么要学物理
师 物理对社会发展起到重要作用，可以改变人们的生活。同学们，（出示图片，略）根据图片提示谈谈你知道的物理改变生活的例子。
生 飞机的起飞、飞行、降落都离不开物理知识。
生 现在我们进出小区要用红外温度计测量人体温度，其中也有物理知识。
……
师 （展示学生制作的简易温度计，如图1）老师这里有一支课前布置你们制作的温度计，请你将其与实验室温度计的结构对比一下。
生 自制温度计中的药瓶相当于实验室温度计的液泡，吸管相当于液柱。
师 你发现自制温度计与实验室温度计相比，有什么明显缺点？
生 自制温度计没有刻度。
生 （做这个温度计的学生）我也想给我做的温度计标刻度，但是结果不准确。
师 这说明，想制作合格的物理仪器，仅仅有物理知识还不够，还需要有工程、技术等知识的支持。想不想自己制作出一支标上刻度且能准确测量的温度计？
生 （齐）想！
师 （出示一支遮住刻度的实验室温度计）这是一只遮住刻度的实验室温度计，老师称之为“穿了裙子”的温度计。我们怎么给它重新标上上刻度？
生 把“穿了裙子”的温度计的液泡放在冰水中，将这时液柱顶端所在位置定为0℃;再把液泡放在沸水中，将这时液柱顶端所在位置定为100℃;把0℃到100℃之间的距离一百等分，每一等份就是1℃。
师 （出示高温温度传感器，如下页图2）这是什么器材？
生 测量温度的。
师 怎么判断的？
生 这个器材有一个高温探头，而且还标有-200—1200℃，据此我判断它应该是测量温度的器材。
师 你很聪明，讲得有理有据！这是高温温度传感器。
[评析：物理是一门由生活中来，再用到生活中去的学科，大多数物理研究都与人们的生活息息相关。教师从学生的生活中采撷素材，结合疫情期间要经常使用温度计这一实际情况设计教学，在课前布置学生自制温度计，并在课上展示，让学生获得自主创新实验的初体验。学生以温度计的制作这一“项目”为核心问题，通过教师的引导，不仅明白了温度计的构造与原理，还理解了温标和温度单位等概念。进一步地，教师通过高温温度传感器的介绍，让学生感受高新物理仪器带来的测量便利。]
三、怎样学物理
师 物理学作用重大，我们都想学好物理这门学科，那怎么才能学好呢？今天实验的“主角”是蜡烛。（点燃一支蜡烛）烛焰分内焰和外焰，那内焰、外焰哪里温度高？怎么设计实验证明？
（学生小组讨论。）
生 用竹签。
（学生代表上讲台动手实验，将竹签在火焰中停留2—3秒，发现：在外焰中的竹签变黑，而在内焰中的竹签几乎没有颜色的变化。）
生 用纸条。 （学生代表上讲台动手实验，将纸条在火焰中停留约1秒，发现：在外焰中的纸条变黑，在内焰中的纸条几乎不变色。）
师 同学们设计的实验方案都不错，但都只是通过人眼的观察来判断的。这属于定性实验，还不够科学。这支蜡烛内焰、外焰的温度是多少？我们能不能测量出来？
（学生一时回答不出来。）
师 能不能借助我们今天刚刚看过的高温温度传感器来测量？
生 应该能。
（两名学生上台，借助高温温度传感器分别测量内焰、外焰的温度：一位学生固定探头位置，另一位学生快速报出传感器显示屏不断变化的温度值。）
生 内焰温度580℃，外焰温度750℃，相差170℃。
师 这样，我们就可以很肯定地说：蜡烛外焰的温度高于内焰。再来看这个实验。
（教师演示实验：一支刚熄灭的蜡烛，打火机的火焰分别点在烛芯上和烛芯上方1厘米处，蜡烛都能够被重新点燃。）
师 你观察到什么现象？
生 蜡烛都被重新点燃了。
师 为什么呢？
生 烛芯与烛芯上方温度都比较高。
师 温度虽然高，但没有可燃的物质能燃烧起来吗？
生 烛芯上方肯定有可燃的物质。
师 对，有看不见的石蜡蒸气。燃烧过的蜡烛四周都会流“眼泪”，这是什么原因？
生 一定时间内，燃烧掉的蜡烛的质量小于熔化形成的液态蜡烛的质量。
师 有什么办法解决蜡烛流“眼泪”的问题？
（学生七嘴八舌地發表意见。）
师 我校上一届的王同学曾经与老师一起深入研究过这个问题。我们发现，如果把蜡烛先熔化倒入盐水中，再将液态的蜡放入模具凝固，这样的蜡烛就不会出现流“眼泪”现象了。感兴趣的同学可以课后去探究一下。（将一支未点燃的蜡烛放在一支已点燃的蜡烛旁边）请同学们利用生活经验，在不动两支蜡烛的情况下点燃这支熄灭的蜡烛，当然，不允许直接点燃它。
生 嘴吹气。
（教师指名学生上台演示：由于吹气不均匀，已点燃的蜡烛会被吹灭，而未点燃的蜡烛也没有被点燃。教师眼神示意学生使用桌面上的吸管，学生借助吸管吹气并将蜡烛点燃。）
师 这里应用了流速与压强的关系。现在有三支完全相同的蜡烛，如果有两支蜡烛已经被点燃，怎样最快点燃第三支蜡烛？
（一名学生上台，把三支蜡烛一字排开，俯视图如图3所示。）
师 这样吹，确实可以将第三支蜡烛点燃，但是无论你从左向右吹，还是从右向左吹，远离吸管的那支蜡烛火焰对点燃蜡烛没有起到作用。
（学生实验验证教师的说法。）
生 （同步操作，俯视图如图4所示）把三支蜡烛排成等边三角形且彼此紧靠。
师 从哪个方向吹气？
生 从两支点燃的蜡烛中间吹气。
（学生实验验证。）
[评析：学生自主创新实验的过程，是学生在动手中观察现象、理解知识，并不断促进思维发展和创新力提升的过程。本阶段教学，教师不仅让学生通过“感受”“探究”“创新”三个层次的体验，实现了知识理解、应用、迁移的“三级跳”，还体现了STEAM的教育理念，调动学生综合应用各学科中学过的知识。最快点燃第三支蜡烛的实验看似简单，实则需要学生具备一定逻辑思维能力和工程理念才能完成。所谓“润物细无声”，教师没有给学生讲任何大道理，但是教学中“干货”满满，为学生未来的发展播撒了“智慧种子”。]
四、学生自主创新实验成果展示
师 同学们，通过今天的学习，我们知道了轻松学好物理的要诀：在实验的基础上，善于发现、勤于思考、联系实际。让我们一起来看看，之前的同学们都是怎么“玩”自主创新实验的吧！
（教师演示实验：1.将多根高度不同的蜡烛由低到高依次排列成一条直线;2.将蓝牙音箱放置在最低的蜡烛前端;3.点燃最低的蜡烛，调节音箱高度，使发声位置正对烛焰，最终摆放如图5所示;4.蓝牙音箱播放音乐。实验现象：随着音量升高，最低蜡烛的烛焰晃动幅度增大，后面的蜡烛依次被点燃。）
师 我们可以看到，在音乐声也就是声音响度比较大的时候，蜡烛的烛焰偏动的幅度也较大，从而能够点燃后面的蜡烛。这说明了声音具有能量。本实验还可以通过改变蓝牙音箱到蜡烛的距离或蜡烛之间的距离，来探究声音的响度与距离声源远近的关系。我们还可以用蜡烛做这样一个实验。
（教师演示实验：1.用塑料板做出上表面是曲面、下表面是平面的“机翼”;2.将“机翼”竖放在水平桌面上，两侧放置挡板;3.将点燃的蜡烛分别放置在“机翼”尾部的两侧，最终摆放如图6所示;4.用吹风机在“机翼”的顶端向尾部吹风。实验现象：“机翼”尾部两侧的蜡烛同时熄灭。）
师 “机翼”尾部两侧蜡烛同时熄灭，说明通过机翼两侧的气体同时到达尾部，即曲面一侧的气体流速大于平面一侧的气体流速。（出示图7）这也就是飞机机翼的工作原理。本实验设计的创新之处就在于，可以更直观地认识到机翼上下表面空气虽然经过的路程不同，但所用时间却相同，进而证明其流速的不同。留心处处皆学问，本实验虽然做起来很简单，却说明关注细节是实现实验创新的途径之一。
[评析：成果既是知识积累，也可以是“能力”展现。课尾，展示之前学生自主创新实验的成果。学生自主创新实验教学在评价学生的学习效果方面有独特之处，让学生在接近真实场景的应用中，将所习得的知识、技能、素养表现出来。这是一种真实的评价，很好地体现了以学生为本的教育理念，是符合课程目标评价原理以及布卢姆的掌握学习理论的。知识在“创新”中掌握，技能在“创新”中提升，素养在“创新”中发展。]
*本文系江苏省中小学教学研究室“十三五”规划立项课题“基于实证的‘实验·反思·创新’式教学实践研究”（编号：2019jyktzd15）的阶段性研究成果。
参考文献：
[1] 汤金波，黄网官.学生自主创新实验是未来物理教学的最优途径[J].实验教学与仪器，2018（6）.
[2] 孟富林，汤金波.学生自主创新实验“四部曲”[J].教育研究与评论（中学教育教学），2019（10）.
关键词：学生自主创新实验;初中物理;开学第一课
江苏省“名师空中课堂”2020年初中物理“开学第一课”，围绕“玩实验，学物理”的主题展开教学。教学路径为：首先，让学生了解什么是物理;其次，让学生明白为什么要学物理;再次，让学生知道怎样学物理;最后，展示学生自主创新实验的成果。
一、什么是物理
师 同学们虽然还没有在学校学过物理，但是应该都知道物理这门学科，甚至了解了不少物理知识。那么，什么是物理呢？如果用一句话来概括，老师认为，物理学是一门研究大至宇宙，小至基本粒子，即研究一切物质最基本的运动形式和规律的学科。下面，请同学们欣赏一段视频资料《粒子与宇宙》。
（播放视频。）
师 在这段视频里，你感受到了什么？
生 物理奇妙有趣。
师 你对物理有什么了解？
生 我看过一份资料，介绍的是比夸克还小的灵子。
生 科学家最近对银河系的边缘研究有了新发现。
生 人类在浩瀚的宇宙中虽然很渺小，但是我们可以研究宇宙与纳米的世界。
师 你的话充满哲理！历史上有许多科学家，他们的不懈研究让我们进入了美妙的物理世界！（出示人物图片，略）这是老师眼中“最牛”的5位物理学家，他们分别是伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金、杨振宁。请你用一句话说说你所了解的他们。
生 牛顿有著名的牛顿三大定律。
生 杨振宁提出了宇称不守恒。
……
师 物理学家不分性别，还有很多女性物理学家巾帼不让须眉，同样做出了巨大贡献。（出示图片，略）画面中第一位女性科学家是谁？
生 （齐）居里夫人。
师 谁能介绍一下她的成就？
生 她发现了一种新的放射性元素。为纪念祖国波兰，她将其命名为钋。
……
[评析：本节课为“开学第一课”，学生之前没有学习过物理这门学科，所以有必要让学生了解什么是物理。教学中利用多媒体播放从人到宇宙再到基本粒子的视频，让学生内心产生巨大的震撼，激發对人类认识自然能力的崇拜和对物理学习的向往。同时，物理学科还蕴含着丰富的人文精神。本节课中，教师只是用几幅图片，花费了极少的时间，就让学生了解古今中外的物理学家。秘诀就在于，教师充分发挥了学生的主观能动性，调动了学生的已有认知。学生是带着许多知识进入课堂的，但是这些知识是杂乱的，教师的作用正如一个磁铁磁化一堆铁屑一般，帮助学生梳理并调动了相关认知。]
二、为什么要学物理
师 物理对社会发展起到重要作用，可以改变人们的生活。同学们，（出示图片，略）根据图片提示谈谈你知道的物理改变生活的例子。
生 飞机的起飞、飞行、降落都离不开物理知识。
生 现在我们进出小区要用红外温度计测量人体温度，其中也有物理知识。
……
师 （展示学生制作的简易温度计，如图1）老师这里有一支课前布置你们制作的温度计，请你将其与实验室温度计的结构对比一下。
生 自制温度计中的药瓶相当于实验室温度计的液泡，吸管相当于液柱。
师 你发现自制温度计与实验室温度计相比，有什么明显缺点？
生 自制温度计没有刻度。
生 （做这个温度计的学生）我也想给我做的温度计标刻度，但是结果不准确。
师 这说明，想制作合格的物理仪器，仅仅有物理知识还不够，还需要有工程、技术等知识的支持。想不想自己制作出一支标上刻度且能准确测量的温度计？
生 （齐）想！
师 （出示一支遮住刻度的实验室温度计）这是一只遮住刻度的实验室温度计，老师称之为“穿了裙子”的温度计。我们怎么给它重新标上上刻度？
生 把“穿了裙子”的温度计的液泡放在冰水中，将这时液柱顶端所在位置定为0℃;再把液泡放在沸水中，将这时液柱顶端所在位置定为100℃;把0℃到100℃之间的距离一百等分，每一等份就是1℃。
师 （出示高温温度传感器，如下页图2）这是什么器材？
生 测量温度的。
师 怎么判断的？
生 这个器材有一个高温探头，而且还标有-200—1200℃，据此我判断它应该是测量温度的器材。
师 你很聪明，讲得有理有据！这是高温温度传感器。
[评析：物理是一门由生活中来，再用到生活中去的学科，大多数物理研究都与人们的生活息息相关。教师从学生的生活中采撷素材，结合疫情期间要经常使用温度计这一实际情况设计教学，在课前布置学生自制温度计，并在课上展示，让学生获得自主创新实验的初体验。学生以温度计的制作这一“项目”为核心问题，通过教师的引导，不仅明白了温度计的构造与原理，还理解了温标和温度单位等概念。进一步地，教师通过高温温度传感器的介绍，让学生感受高新物理仪器带来的测量便利。]
三、怎样学物理
师 物理学作用重大，我们都想学好物理这门学科，那怎么才能学好呢？今天实验的“主角”是蜡烛。（点燃一支蜡烛）烛焰分内焰和外焰，那内焰、外焰哪里温度高？怎么设计实验证明？
（学生小组讨论。）
生 用竹签。
（学生代表上讲台动手实验，将竹签在火焰中停留2—3秒，发现：在外焰中的竹签变黑，而在内焰中的竹签几乎没有颜色的变化。）
生 用纸条。 （学生代表上讲台动手实验，将纸条在火焰中停留约1秒，发现：在外焰中的纸条变黑，在内焰中的纸条几乎不变色。）
师 同学们设计的实验方案都不错，但都只是通过人眼的观察来判断的。这属于定性实验，还不够科学。这支蜡烛内焰、外焰的温度是多少？我们能不能测量出来？
（学生一时回答不出来。）
师 能不能借助我们今天刚刚看过的高温温度传感器来测量？
生 应该能。
（两名学生上台，借助高温温度传感器分别测量内焰、外焰的温度：一位学生固定探头位置，另一位学生快速报出传感器显示屏不断变化的温度值。）
生 内焰温度580℃，外焰温度750℃，相差170℃。
师 这样，我们就可以很肯定地说：蜡烛外焰的温度高于内焰。再来看这个实验。
（教师演示实验：一支刚熄灭的蜡烛，打火机的火焰分别点在烛芯上和烛芯上方1厘米处，蜡烛都能够被重新点燃。）
师 你观察到什么现象？
生 蜡烛都被重新点燃了。
师 为什么呢？
生 烛芯与烛芯上方温度都比较高。
师 温度虽然高，但没有可燃的物质能燃烧起来吗？
生 烛芯上方肯定有可燃的物质。
师 对，有看不见的石蜡蒸气。燃烧过的蜡烛四周都会流“眼泪”，这是什么原因？
生 一定时间内，燃烧掉的蜡烛的质量小于熔化形成的液态蜡烛的质量。
师 有什么办法解决蜡烛流“眼泪”的问题？
（学生七嘴八舌地發表意见。）
师 我校上一届的王同学曾经与老师一起深入研究过这个问题。我们发现，如果把蜡烛先熔化倒入盐水中，再将液态的蜡放入模具凝固，这样的蜡烛就不会出现流“眼泪”现象了。感兴趣的同学可以课后去探究一下。（将一支未点燃的蜡烛放在一支已点燃的蜡烛旁边）请同学们利用生活经验，在不动两支蜡烛的情况下点燃这支熄灭的蜡烛，当然，不允许直接点燃它。
生 嘴吹气。
（教师指名学生上台演示：由于吹气不均匀，已点燃的蜡烛会被吹灭，而未点燃的蜡烛也没有被点燃。教师眼神示意学生使用桌面上的吸管，学生借助吸管吹气并将蜡烛点燃。）
师 这里应用了流速与压强的关系。现在有三支完全相同的蜡烛，如果有两支蜡烛已经被点燃，怎样最快点燃第三支蜡烛？
（一名学生上台，把三支蜡烛一字排开，俯视图如图3所示。）
师 这样吹，确实可以将第三支蜡烛点燃，但是无论你从左向右吹，还是从右向左吹，远离吸管的那支蜡烛火焰对点燃蜡烛没有起到作用。
（学生实验验证教师的说法。）
生 （同步操作，俯视图如图4所示）把三支蜡烛排成等边三角形且彼此紧靠。
师 从哪个方向吹气？
生 从两支点燃的蜡烛中间吹气。
（学生实验验证。）
[评析：学生自主创新实验的过程，是学生在动手中观察现象、理解知识，并不断促进思维发展和创新力提升的过程。本阶段教学，教师不仅让学生通过“感受”“探究”“创新”三个层次的体验，实现了知识理解、应用、迁移的“三级跳”，还体现了STEAM的教育理念，调动学生综合应用各学科中学过的知识。最快点燃第三支蜡烛的实验看似简单，实则需要学生具备一定逻辑思维能力和工程理念才能完成。所谓“润物细无声”，教师没有给学生讲任何大道理，但是教学中“干货”满满，为学生未来的发展播撒了“智慧种子”。]
四、学生自主创新实验成果展示
师 同学们，通过今天的学习，我们知道了轻松学好物理的要诀：在实验的基础上，善于发现、勤于思考、联系实际。让我们一起来看看，之前的同学们都是怎么“玩”自主创新实验的吧！
（教师演示实验：1.将多根高度不同的蜡烛由低到高依次排列成一条直线;2.将蓝牙音箱放置在最低的蜡烛前端;3.点燃最低的蜡烛，调节音箱高度，使发声位置正对烛焰，最终摆放如图5所示;4.蓝牙音箱播放音乐。实验现象：随着音量升高，最低蜡烛的烛焰晃动幅度增大，后面的蜡烛依次被点燃。）
师 我们可以看到，在音乐声也就是声音响度比较大的时候，蜡烛的烛焰偏动的幅度也较大，从而能够点燃后面的蜡烛。这说明了声音具有能量。本实验还可以通过改变蓝牙音箱到蜡烛的距离或蜡烛之间的距离，来探究声音的响度与距离声源远近的关系。我们还可以用蜡烛做这样一个实验。
（教师演示实验：1.用塑料板做出上表面是曲面、下表面是平面的“机翼”;2.将“机翼”竖放在水平桌面上，两侧放置挡板;3.将点燃的蜡烛分别放置在“机翼”尾部的两侧，最终摆放如图6所示;4.用吹风机在“机翼”的顶端向尾部吹风。实验现象：“机翼”尾部两侧的蜡烛同时熄灭。）
师 “机翼”尾部两侧蜡烛同时熄灭，说明通过机翼两侧的气体同时到达尾部，即曲面一侧的气体流速大于平面一侧的气体流速。（出示图7）这也就是飞机机翼的工作原理。本实验设计的创新之处就在于，可以更直观地认识到机翼上下表面空气虽然经过的路程不同，但所用时间却相同，进而证明其流速的不同。留心处处皆学问，本实验虽然做起来很简单，却说明关注细节是实现实验创新的途径之一。
[评析：成果既是知识积累，也可以是“能力”展现。课尾，展示之前学生自主创新实验的成果。学生自主创新实验教学在评价学生的学习效果方面有独特之处，让学生在接近真实场景的应用中，将所习得的知识、技能、素养表现出来。这是一种真实的评价，很好地体现了以学生为本的教育理念，是符合课程目标评价原理以及布卢姆的掌握学习理论的。知识在“创新”中掌握，技能在“创新”中提升，素养在“创新”中发展。]
*本文系江苏省中小学教学研究室“十三五”规划立项课题“基于实证的‘实验·反思·创新’式教学实践研究”（编号：2019jyktzd15）的阶段性研究成果。
参考文献：
[1] 汤金波，黄网官.学生自主创新实验是未来物理教学的最优途径[J].实验教学与仪器，2018（6）.
[2] 孟富林，汤金波.学生自主创新实验“四部曲”[J].教育研究与评论（中学教育教学），2019（10）.