创新教学模式 打造高效课堂

随着新课程改革的不断推进，课堂教学改革也进入了百家争鸣的时代，当今教育形势的发展日新月异，各种新技术、新场域的不断出现，教育生态已经悄然发生变化，那么如何挖掘课堂教学的主渠道作用？如何创新课堂教学？尤其是在当前教育“双减”形势下，减负的同时更要提质，如何挖掘学生的潜力和兴趣？如何打造高效课堂？如何将学生的注意力吸引到学校内部，充分发挥校内教育的最大作用？近些年，北京一零一中石油分校部分学科教师，提出了一些新思路，尝试了一些新做法。在此，我们邀请了石油分校的几位教师，请他们介绍自己在所属学科中进行的教学方面的尝试，希望对广大教育同仁有所启发。

化学课堂中实验教学的智慧策略

化学实验是化学课堂中最能吸引学生的教学环节，同时也是培养学生“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学核心素养的最佳方式。但是在具体的课堂教学过程中，教师总会遇到如实验时间过长、实验复杂危险、实验涉及有毒气体、演示效果不佳等方面的困难，本文结合具体的教学实践，分享在课堂实验教学中的一些智慧策略，希望能够对老师们的实验教学工作有所帮助。

对实验进行改进设计，使之能够与课堂教学相辅相成

设计实验学案，引领学生思考 化学实验是培养学生化学核心素养的重要方式和手段，要求学生在实验之前对物质的性质及其变化提出可能的假设，在实验的过程中观察实验现象、收集各种证据，基于证据进行分析推理，证实或证伪假设，能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径。

改进实验，提高实验效率、减少污染 课堂上，有时候因为探究某物质的性质，需要完成多个实验，这必然要花费大量的时间，而且实验过程中产生的物质往往具有一定的毒性，大量有毒物质的产生必然会对环境造成污染，同时也让做实验的学生产生不愉快的感受，这也是部分学生不喜欢做实验的重要原因之一。其实有些实验是可以通过教师的巧妙设计实验高效、绿色的。下面以二氧化硫的性质探究实验的具体实施过程为例，介绍微型气室的绿色实验方法。

如图1所示，向中间亚硫酸钠固体上滴加1～2滴4mol/L硫酸，即可让反应发生，用另外一个培养皿将该培养皿扣起来，形成密闭反应室，使实验易于操作、污染小，提高课堂实验效率，同时帮助学生建立绿色化学的理念。为避免学生不记得自己滴加了什么试剂，需要事先在纸上标记，白纸放在培养皿下面既方便做标记，又方便观察实验现象。

本实验案例通过小小的培养皿的使用，简化了制备二氧化硫的方法，同时简化了探究二氧化硫性质的步骤。整套实验装置简单，化学试剂用量极少，充分体现了绿色化学的理念。该实验在学生预测、选择试剂的基础上，多个实验同时进行，大大提高了课堂效率，同时培养了学生的科学探究精神和实验证据意识。该微型气室的实验方式适合多种气体性质的探究实验，比如氯气、氨气等。

改进实验，使实验简单易操作 课堂教学中有些实验因为反应物难准备，我们往往采用的是演示或者视频实验的方式，学生丧失了亲自动手体会的机会。有些我们认为难制备、收集的反应物，经过巧妙设计是可以简化制备、收集过程的。图2展示的是制备和收集二氧化氮的方法，一支注射器中吸入浓硝酸，一支试管中放入薄铜片，两只注射器通过医用三通管连接。为了避免二氧化氮的泄露污染环境，该过程需要在通风橱中完成。得到的二氧化氮可以进一步制备一氧化氮，实验装置与制备二氧化氮相似，只需通过医用三通管向二氧化氮的注射器中注入少量水即可，得到的气体可以再推入另外排尽空气的注射器中，即可收集到一氧化氮。

這种制备和收集的方式可以用于多种气体，比如氨气、NO2、NO。并且这种制备方式得到的气体可以短暂保存，将NO、NH3用注射器收集好，插在橡胶塞上，可以保存一段时间，提供给学生，学生可以自己动手完成喷泉实验和NO到NO2的转化。

充分准备，避免危险

化学实验难免会涉及危险的试剂，比如浓硫酸，如何避免危险，保证实验安全进行？在酯化反应中我们是这样处理的：教师上课前将反应物提前混合好，学生在课堂上可以快速完成实验。这个实验完成的最大困难是乙醇、浓硫酸、乙酸的混合过程放热非常明显，且需要浓硫酸缓慢滴加，课堂上会浪费大量宝贵时间，使用浓硫酸也比较危险。通过将反应物提前混合，直接提供给学生混合物的方式让学生完成酯化反应实验既快又安全，重要的是让学生亲自体会到了酯化反应过程中乙酸乙酯的生成与收集，对饱和碳酸钠的作用能够“眼见为实”。

利用信息化手段，提高实验的可视性

演示实验最大的缺点是学生的观察效果不好，后排同学几乎看不见，但是相比视频实验学生可以有更多的视觉冲击，甚至是味觉刺激，真实感受更强烈。在教学中演示实验也是我们经常使用的一种手段，如何让每个学生都能清晰地看到实验过程及现象呢？在实验中可以利用与电脑连接的摄像头，将演示实验过程清晰投放到大屏上，学生观看实况转播，有了这个摄像头，我们可以随意调整角度进行拍摄，保证教室里每一个角落里的学生都能够清晰地看到实验现象。

总结

提高学生的化学核心素养，实验是重要手段，虽然实验的开展比起其他教学活动的开展要困难一些，短期也不能获得学生成绩的显著提高，但是化学实验对学生能力的培养是在潜移默化中进行的，对培养学生的思考能力和科学探究精神，以及提高学生动手能力起着重要的作用。在平时的教学中，我们应对实验进行合理巧妙的设计，使实验能够发挥更大的作用，同时更安全、高效、绿色，让学生能够享受实验的乐趣。

（文/丁红霞）

以多元化评价促师生共同成长

评价是教育教学中重要的一环，新课改以来，教育评价方式逐渐向过程性、形成性、发展性评价转变。数学作为一门基础工具学科，帮助学生解决实际生活中的问题，从而产生数学学习兴趣。同时数学也是打开其他学科大门的钥匙，在学习数学的过程中塑造学生科学探究精神，帮助学生更好地认识世界、理解世界。为了适应这种人才培养目标，需要更加多样化的评价手段来完善已有的评价体系。

评价的目的和意义

新版《义务教育数学课程标准（2011年版）》（以下简称《标准》）对评价学生数学学习的目的界定为：全面了解学生数学学习的过程和结果，激励学生学习和改进教师教学。从学生的学和教师的教两个角度给出评价的目的。评价应当更有利于学生个体的纵向发展，不局限在某一阶段、某一章节、某一知识点，而是让学生感受到学习的乐趣，建立学习的信心，塑造终身学习的信仰。评价也使教师的教学更具有针对性，没有评价就没有反馈，没有反馈就没有调整。教学是一项“活”的行为，为了提高教学有效性，需要不断进行调整，帮助学生发现解题策略或思维习惯上的不足，有效改善教师的教和学生的学。新版《标准》对评价学生数学学习的指标也给出了明确调整：要求评价既要关注学生学习的结果，也要重视学习的过程。以往的评价将更多的关注点放在了结果上，才会出现“唯分数论”这种乱象，这种评价使学生的学习兴趣减退，学习初衷发生改变。评价既要关注学生数学学习的水平，也要重视学生在学习过程中所表现出来的情感、态度、价值观。仅仅停留在学生能够解出哪道题、完成哪些数学任务是远远不够的，还需要关注学生在从事数学活动过程中的感受和想法。更加全面地了解学生的学习历程，提供反馈信息。

评价方式的多元化

评价不等于考试，考试型评价是评价学生数学学习水平的重要手段，但并不是唯一的手段。在考试中成绩不理想的学生，课堂上的表现不一定差，有的甚至表现很好。如在“正方体的展开图”一课中，学生可能无法详细地记住正方体的每一种展开方式，但却可以清楚地叙述出十几种展开图的分类标准。这种归纳类比能力是数学学科核心素养之一，对学生今后的学习和发展至关重要，不应因为考试成绩的不理想而忽视课堂上的思维呈现，因此对学生数学学习过程的评价亟待完善。

表现性评价 表现性学习评价是一种教师评价与学生自我评价相结合的评价，和现行学生综合素质评价类似，通过学生自评、同学互评、教师评价等多角度、全方位评价学生，将评价的过程和结果融为一体。表现性评价能够反映出学生发展与进步的历程，保证评价的全面性和科学性，对学生的鉴定更为精准。表现性学习评价可以通过数学日记、演说、问卷调查、访谈等形式开展。评价内容不局限在知识层面，更要关注学生解决问题的能力。

成长记录袋评价 成长记录袋是指：按照既定的目的，将学生的作品收集起来，通过合理地分析与解释，描述学生在学习过程中的优劣势，并通过自我反思和激励取得更高的成就。成长记录袋区别于纯粹地收集学生的各种材料的文件夹，它在收集材料的过程中是有明确目的的。例如函数是数学学习中的重难点，贯穿整个初高中教学。最初接触函数时，学生对于“任一”和“唯一”的表述理解不到位，经历对一次函数、二次函数、反比例函数等具体函数的研究之后，对函数的理解会逐渐变得清晰。教师可以针对函数学习设置成长记录袋，从最初两个变量的关系到从集合论的角度重新定义函数，收集整个函数学习过程的资料，并对阶段性学习结果进行分析。当这种真实的、持续的、自然的记录摆在眼前，学生可以清楚地看到自身的成长：知识的增长，思考方式的变革，认知水平的提升，学习的内驱力得到激发。

专题作业评价 专题作业是一项以学生自主组建调研小组为主，利用课本所学知识解决现实问题的学习活动。通常会涉及多学科融合，对学生的综合能力要求较高。专题作业首先需要确定选题，经过小组充分讨论之后确定选题的可实施性，明确小组成员分工，设置阶段性目标，并对临时性成果进行整理，做好过程性记录。专题作业既锻炼了学生知识运用、解决问题的能力，又提高了学生自我调控和面对挑战的能力，通过专题作业可以对学生进行全方面、综合性的评价。专题作业评价在考查学生的综合水平的同时，兼顾学生的个性化特征，实现教育的真正目的。

多元化评价的发展前景

评价最重要的意图不是为了证明，而是为了改进。多元化评价可以帮学生找到学习的乐趣，在过程中不断得到肯定和提升。如何更好地凸显评价的整体性、科学性和综合性是多元评价努力的方向。在对学生进行评价的同时，还应当考虑对教师的教学方法进行评价。《标准》中要求教师创新教学方法，利用新颖有效的教学手段开展数学教学。因此在进行评价时，对评价内容的设定可以提出：在数学课上老师是否开展有意思的数学活动？老师的教学方法是否激起学生的兴趣？老师是否利用多样的高科技手段辅助开展教学等。通过对教学行为评价，在反映学生学习情况的同时，为教师提供改善教学的依据。

学习是师生共度的生命历程，评价不仅仅是一种评判、一种检验，也是一种引领、一种发展。教学相长，探索前行。

（文/刘新）

只有多动手，才能会动脑

初中物理作为物理学习过程中的初级阶段，对学生今后学习物理的兴趣以及物理思维的发展都有较大影响，因此引导和保护学生的探索精神尤其重要，在初中物理教学中，适当利用综合实践活动培养学生的探究意识，让学生“做中学”，对初中生未来的发展有非常重要的現实意义。随着新课程改革的逐步推进，开设物理综合实践课，为塑造学生核心素养、培养科学探究能力及科学思维能力开创了很好的途径。

开发系列实践课程

新课程带来一些新理念，也促使学校教育工作者尝试一些新做法，来推动学生科学探究精神的培养。新版物理教材更倾向于通过更多的实验让学生亲自动手并观察现象，最后思考结论，形成稳固的认知。

作为一门实验学科，物理更多地要研究发生在身边的实际生活现象，探究思考其中蕴含的物理规律是物理教学的一个重要任务。刚刚脱离小学阶段的初中生，好奇好动的天性还没有退去，若是一上来便是一些深奥的理论知识学习与计算，势必会打击学生的学习积极性。因此，在起始阶段必须想尽一切办法保护学生的这种探索兴趣，多搭台阶让学生顺利过渡。这就需要从学生感兴趣的实验入手，学生多动手，才能促其多动脑。而现实情况是，物理课堂时间有限，教学任务又摆在眼前，所以我们就尝试通过综合实践课，有目的地将物理课上不便探究的实验，设计成一些小实验和小制作，通过实践活动课，让学生亲身经历实际观察、探究的过程，在实际操作中渗透物理知识，逐步引导学生在动手做实验过程中发现、总结和验证其中蕴含的物理规律，并加以应用或解释相关物理现象。

具体来说，我们学校在中学各个年级尝试开展了校本实践活动课，将物理内容提前渗透到不同年龄阶段的学生学习过程中，从而激起学生的兴趣：初一年级尝试科学探秘，主要涉及热现象、光现象、声现象知识；初二年级趣味小实验，主要围绕力学、机械等知识；初三物理潜能开发，通过创意设计电路，并实现自动控制来体验电学的奇妙；高一探索奇妙的力，进行一些承重比赛；高二创新物理设计，探索电磁场与能源。尤其是初一、初二、高一、高二，我们将教材中的物理实验渗透进校本课程中进行探究，学生在很放松的状态下进行实验，真正实现了玩中启智，乐中动脑，促进思考。

设计课外小实验，激发学生独创能力

课堂上的学习应该与实际生活紧密联系起来，这样才能很好地体现物理的实用性。所以我们设计了诸如“筷子提米”“奇怪的爬坡”“吸不出的酸奶”等课后小实验，让学生回家制作完成后，向父母展示自己的小制作，并解释相关物理知识。许多孩子做完实验后，家长大吃一惊，惊讶欣赏之情溢于言表，亲子关系因此大为改善。学生在应用的同时也能深入理解相关知识内容、提升相关能力。在这些小实验的激励下，学生又制作出了“空气枪”，家长也和孩子一起制作了“走马灯”等。学生的物理兴趣得到很好的激发。

让学生在玩乐中探究，在实践中启迪思维

物理教材中的实验，有一部分实现起来是相当烦琐的，所以我们就在综合实践课上，尝试发挥学生的想象力，让学生改进实验设计，从实验的简便性、直观性出发，让实验观测更清晰，从实操的角度启发学生的思维，使物理课堂更贴近实际生活。这样培养出的学生不仅具有更强的动手能力，而且还具有更强的思维能力以及面对实际问题时解决问题的能力。比如在水的沸腾实验中，课本上的实验装置器材多、操作要求高、加热时间长、现象不清晰。有人想到了用家里的透明养生壶来替代酒精灯等器材来加热，用电热器加热，易操作、现象清晰明显。尤其是在观察沸腾前气泡的大小与沸腾时的气泡大小变化时，现象非常明显，学生的感受也非常深刻。而且这节课让学生记录下不同时间的温度值，并汇成表格，描出图像，对沸腾时温度不变的理解更加深刻，对沸点的概念理解起到非常直观的作用。

受此启发，在探究物质的比热容时，学生就想到了用电热器替代教材中的酒精灯加热，热源可控，实操性更加方便。还有些聪明的学生联想到数字传感器技术进行测温，更加精准直观，数据处理也更形象，更加一目了然。

以比赛促兴趣，以改进促创新

我们比较经典的校本实践活动有两个，水火箭比赛和纸承重比赛，这是几年来比较成熟的两个科技节保留项目，每年科技节的比赛活动都吸引大量学生积极参与。随着比赛经验的积累，比赛成绩也逐年提升。初一、初二年级主要参加“水火箭制作比赛”，高一年级和高二年级以纸承重比赛为主，当然今年我们也尝试让初二的学生参加了纸承重比赛，成绩也非常不错。说明现在的中学生创新思维水平也比较高。尤其是在水火箭的制作上，初二的部分同学在老师的指导下，尝试制作二级水火箭，也取得了成功，在科技节上的表演吸引了众多人的目光。在国家航天工程日新月异的今天，学生对火箭制作的创新追求也越来越高。这样学生对物理学习的兴趣也更加浓厚。

通过物理综合实践课的活动，学生的学习兴趣和创新能力得到了极大锻炼，相互合作的意识也逐渐增强，对于学生的科学素养培养有极大的现实意义，值得继续去尝试。

（文/韩中华）

数学与人工智能创新融合课堂的实践探究

——以人教版九年级下册《巧算圆周率π——蒙特卡洛方法的妙用》为例

【本文系北京市海淀区教育科学“十三五”规划重点课题“人工智能在学科课堂教学的应用研究”（课题编号：HDGH20190069）的研究成果之一。】

数学作为人工智能领域的基础学科，将其与人工智能的课堂融合，不仅可以以人工智能技术促进精准教学，还可以将数学教学内容与人工智能内容方法相融合，实现更深度的学科融合，提高教与学的质量。

“新”准备

本节课利用人工智能领域中的情境问题展开数学活动，是数学和人工智能领域的一次探索。有别于传统数学课堂活动，本节课创新设置随机投米试验和编程模拟试验，这两个数学活动是学生在分组、合作的模式下完成的。随机投米试验需要事先准备试验材料，教师提前对试验条件和环境进行初步评估。编程模拟试验是将随机投米试验利用平板进行编程模拟，教师需要提前准备好学生平板，并下载安装好相应编译器等软件。

“新”内容

由于数学的学科特性，传统的初中数学新授课堂以讲授课为主，课堂中适当设置教师提问和学生活动，倡导课堂自然发生、循序渐进，在解决数学问题的活动中培养学生数学思维，发展数学核心素养。数学课堂中，必不可少的是以例题、变式训练为基本的数学思维活动。而以本节课为例的创新融合课程，融入了人工智能模块内容，能够突破数学传统课堂的教学限制，通过操作、实践、试验等课堂活动，让学生“动”起来，让课堂“活”起来，让数学“用”起来。要估算圆周率π，学生需要关联已有概率知识，构建概率模型，设计试验，进行数据搜集和分析，最終得到结论。为了解决投米试验中的误差较大、试验耗时等问题，进一步利用编程模拟投米试验，设置不同参数，得到圆周率π的近似值。通过活动，学生对概率意义和随机思想的理解更进一步，学生的数学抽象、数学建模、数据分析等素养得到进一步发展。通过活动，学生对人工智能有了更深入的理解和认识，感受数学作为基础学科的应用价值和魅力，体验成功，提高数学学习的积极性。

“新”优势

直观趣味性 人工智能算法的基础是数学思维和数学思想。本节课的原型是人教版九年级第二十五章概率初步中的实验与探究活动《π的估计》，该实验涉及的蒙特卡洛方法就是AlphaGo核心算法之一。有别于其他体验课程，本节课从人工智能背后的设计者角度出发，通过学生喜闻乐见的AlphaGo例子，探寻AlphaGo核心算法的基本数学原理，课堂更加新颖、富有趣味性。学生在观看激烈的人机大战课堂导入视频后，对本节课将要学习的内容有更强烈的学习兴趣和动力，学生摩拳擦掌、跃跃欲试。编程环节中，学有余力的学生进行代码编程，其他学生采用图形化编程，在理解人工智能算法、锻炼编程思维和培养数学能力的同时，使得任务完成性更高、趣味性更强。

交叉学科性 近年来科学上的重大发现和进展常常涉及跨学科的相互交叉和渗透。跨学科融合教学必将是未来的教育趋势，跨学科综合任务的设置也将是培养现代创新拔尖人才的有效途径之一。本节课涉及数学概率初步的内容和信息技术人工智能模块，设置的活动是跨学科综合学习任务，学生通过试验、探究，将已有知识进行关联、整合和应用，自主学习、解决问题，培养跨学科学习的意识和习惯，促进多维综合发展。

“新”思考

教的挑战 融合课程涉及多个学科，对教师有更高的要求。该部分的内容突破了传统教材内容和教学方法的限制。课程设计需要教师充分把握数学中考课标，深入了解人工智能、编程相关内容，找到二者融合的切入点。活动设计需要教师深入开展课前调查，充分了解学情，准确把握住课堂教学的难点和重点，设计好层次递进的课堂环节内容，让课堂活动既有挑战性又能顺利完成。活动内容需要平衡好数学与人工智能二者的关系，不能只讲数学而仅仅把人工智能作为引入的例子，也不能只介绍人工智能而对数学内容一带而过。

学的挑战 跨学科综合任务，對学生有更高的要求。有别于传统数学课堂教学的满堂灌和习题训练，融合课程的任务设置需要调动学生已有的各学科知识，综合解决问题。跨学科的活动任务，要求学生在每个学科上的知识储备、学科思维、能力和素养都要达到基本要求，不能有薄弱的部分，对学生的综合能力要求更加严格。因此，大部分活动任务通过小组合作完成，学生之间需要互相配合、协调，共同解决问题，完成任务。

评的挑战 传统数学教学通过课堂练习、作业检测等能对课堂的教与学进行及时评价。评价往往是结构性的测试题。但融合课堂的活动模式使教与学的评价变得更加困难。交叉学科综合任务涉及多个学科，评价体系的设计要从教学目标和重难点出发，需要考虑多个学科的课标、大纲等要求，评价更加综合复杂。评价的问题、问卷往往是非结构化的，没有标准答案，给教师的批阅和系统分析带来一定的困难。

“人工智能+”教育时代背景下，将数学与人工智能融合，设计创新课程，既是新的机遇也是新的挑战。融合课程能充分发挥各学科优势，激发学习兴趣，学以致用，在培养创新思维习惯、综合实践能力等方面有着无可替代的作用。革新的内容也对教学评价各个环节带来前所未有的挑战，亟须更专业的理论方法和更深入的教学研究。

（文/ 任素婷）

（作者单位：北京一零一中石油分校）