自主·自创·自演：指向核心素养教学的一种路径——三自式物理教学研究

王爱生 包万凤

(前郭县蒙古族中学，吉林 松原131100)

0 引言

作为我国基础教育顶层设计的“核心素养”，具有整体性、综合性和系统连贯性等特点[1]，因此要想通过课堂教学真正有效地落实在学生身上，对每位一线学科教师来说都是一个不小的挑战！这是因为学科教师对“核心素养”所指的终身发展和社会发展所需要的“必备品格”和“关键能力”等深感抽象，即使与物理学科结合所得到的物理学科的核心素养：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，也不像以往所传授的具体知识点和三维目标那样明确可操作。当前，对核心素养教学开展研究，多数学者都聚焦于内涵与价值的深入探讨，其成果有助于理念的普及和观念的更新，但不接地气，对物理课堂教学实践的指导价值还不高。为了把核心素养教育落实到具体的课堂教学中，实现一种可操作的教学路径，笔者对2014年获得的国家级教学成果二等奖的“基于自创性实验的物理教学研究”加以探索、深化、升华，实施了“自主·自创·自演：指向核心素养教学的一种路径”(以下简称“三自式物理教学”)，并在实际教学中进行了检验、改进、完善，形成了独特的教学形式和风格。现叙述如下，以期各位同仁的指正。

1 三自式物理教学的内涵

“三自式物理教学”是笔者近20年系列递进研究逐渐发展形成的认识： 2002年，认识到生活用品不仅是简单地实验代替，而是物理课程资源的丰富;2010年，认识到挖掘生活用品不是简单地丰富自制教具，而是生活趣味化的教学;2015年，认识到“自创性实验”不是教具贫乏的权宜之计，而是实验教学创新的需求;2019年，认识到自创性实验不是单一的实验创新行为，而是有特色的指向核心素养的物理教学。

1.1 主要概念的界定

所谓的“三自式物理教学”就是在物理教学中，依据教学目标和内容的需要，师生充分挖掘日常生活中可利用的资源，设计为承载知识、表征知识、体验知识的创新实验，将学生的自主学习、自主创新实验设计、自己操作演示讲解有机地结合为整体的一种实验教学方式。

(1)学生自主学习知识(简称“自主”)。自主学习能力是学生获取知识、发展自我、最终成功的关键能力之一。学生自主学习体现在学生的主体性、能动性、自为性。在教学中，教师要尊重学生的主体性，发挥能动性，鼓励自为性。其策略是以学生喜欢的实验为“诱饵”，以满足动手操作实验为手段，以获得实验操作成功为目标，以感受荣誉感、自豪感、成就感为宗旨。因此，教师要找一些小、易、妙的实验为切入口，感受到物理实验的无穷魅力，引导学生对实验制作、操作、展示产生兴趣，从而培养学生自主学习的能力。因此，自主是基础和前提。

(2)学生自主创新实验(简称“自创”)。学生自主创新实验，也简称为“自创性实验”。“自创性实验”是从发明的创新性角度创设的新概念，它对应的实验，称为已有的实验。自创性实验是指以学生在现实生活中接触到的生活资源为基础，运用创新思维、创新材料、创新技术，使之成为教师教学和学生学习需要的学习内容的载体、解决问题的工具、指向思维的方法。它能呈现和体验知识的产生、发展、结果，其形式包含实验设计、实验装置、实验组合等。其创新程度有对实验的模仿、代替、优化、改进、创新。在教师指导下根据学习内容，通过自主学习，以学生个体理解的知识(概念、规律、事实)为出发点，依据相关的创新思维和以往自制实验作品的经验，设计出结构巧妙、取材方便、现象直观、操作简捷、效果明显的自主创新性实验。因此，自创是核心和关键。

(3)学生自己操作演示(简称“自演”)。学生对自创性实验的操作和讲解，是学生经历、体验、内化的过程，还能促发学生的比较、判断、归纳等思维活动。演示讲解的交流、评估、建议，会使同学之间在学习上相互促进、在情感上相互交流、思维上相互碰撞。因此，自演是方法和过程。

可见，“自主”“自创”“自演”，三者相互依存、相互支撑、相互促进，构成一个和谐有机的共同体。

1.2 三自式物理教学的特征

“三自式物理教学”以给予学生一种真实而熟悉的实验为情境、内容、载体、媒介、工具、活动等，学生物理知识的学习真正回归到个体经历、证据说理、操作趣味中，使学生经历体验、收获经验、内化于己，从而丰富认知结构，培养能力，提升素养。

(1)操作上具有自主性。“三自式物理教学”依据教学目标和内容，学生主动用心设计和动手制作趣味性实验、结构巧妙实验、现象美妙实验、操作惊险实验、现象差异实验等，从而使学生能积极主动地自主学习、自主创新设计实验、自我演示讲解，学生之间进行评价交流，不仅在实验教学中体会到快乐的学习，还能让学生成为学习的主人，深入学习和理解知识。

(2)经历上具有实践性。“三自式物理教学”充分重视学生的主体地位，让学生自主学习、自主创新、自主操作演示，根据学习内容和课型，将学习内容融合在学生比较喜欢的游戏活动、魔术表演、实验竞赛等不同的教学实践活动中，使学生学习知识的过程成为一件快乐的实践体验，在学生“自主”“自创”“自演”的实践中，培养学生欣赏实验、崇拜实验、创新实验的科学品质。

(3)任务上具有合作性。在教师的学法指导下，学生基本上能够“自主”掌握基础知识。但作为核心的“自创”，个体一般很难独立完成，需要学生之间的思维碰撞、头脑风暴、引导启发等才能得以实现，甚至有的自创性实验需要学生、教师、家长参与合作才能完成。这是因为自创性实验从学生认知的角度来说是发生、发展、创新、超越。因此，只有合作学习才使学生们在设计思维上相互启发，在制作技能上相互补充，在需要的资源上相互共享。合作“自创”不仅能突破个体思维上的狭隘，而且能培养学生在完成一个任务时求同存异的团队合作精神。

(4)应用上具有灵活性。“三自式物理教学”中，“自主”“自创”是学生在教师指导下，前期自主学习的个体经历和体验，是为了实现学生在课堂上“自演”所做的充分准备。而学生的“自演”在引入新课、问题表征、假说验证、规律探索、获得事实等各个环节中都可以进行操作应用。教师根据不同的课型和教学过程需要，随时可以嵌入到各种教学模式、教学方法、教学环节中，因此在应用上具有灵活性。

(5)资源上具有丰富性。“三自式物理教学”中实验创新设计和制作，需要一定的物质基础和创造性劳动。从学生的认知心理和熟悉材料的角度出发，除了已有的学校实验器材外，教师可以灵活应用常见的生活用品，如玩具、餐具、智能手机等。还可以利用新材料、新技术、新方法，如变色油漆、能记忆的金属、遥控飞机等。丰富的资源可提供学生设计所需要的材料及技术，可满足开发主题式、系列式、参与式、竞赛式等自创性实验的需要。

2 三自式物理教学的价值

“三自式物理教学”是一种新的教学方式，又是学生体验学习形成经验和理解内化的过程，还是落实核心素养的一种有效路径。

2.1 “三自式物理教学”改变了传统的教学方式

(1)教学方式新颖。“三自式物理教学”通过学生“自主”“自创”“自演”获得基础知识、基本技能、基本经历、基本经验，从而促进对物理知识的认知和理解。这种教学有助于转变传统意义上的机械教学方式，满足教师和学生的个性需求，从而实现物理教学回归到人类探寻自然规律的朴素的实践中，让学生在可视化、操作化、体验化的教学中轻松愉快地学习，提高学生的学习效果。它改变了传统的教师讲、学生听的传统教学方式，让学生在“做中学”“玩中学”，真正体现了知识寓于生活中，实现杜威的“教育即生活”和陶行知的“教学做合一”的教育思想。可见，“三自式物理教学”在落实课程标准中所提倡的科学探究和改变学生的学习行为方式以及优化教师教学行为方式上，具有得天独厚的优势。

(2)符合学生认知的逻辑规律。布鲁纳的认知表征理论，把认知表征分为动作表征、图象表征和符号表征三种，动作表征通过动作反应(做实验、实践活动)表征理解，图象表征通过表象反应(物理图景、想象、图画)表征理解，而符号表征则是通过个体行为(语言、说、写)表征理解。在“三自式物理教学”中，学生通过具体的实践(实验操作)经历、生成实验表象(观察的现象和数据)、形成文字表征(实验结论和评价)，从而对知识进行内化，顺利实现“从动作表征经图象表征而达到符号表征”的三重表征，也完成了从形象思维过渡到抽象思维的发展，实现了从实践到理论的认识升华。从学生熟悉的生活情境和感兴趣的事物出发，从身边问题的解决过程中理解物理知识，体会到物理问题就在自己身边，感受到物理学习是有趣、有用、好玩的。可见，妙在于“源于生活，但高于生活”，从而实现“求真”的体验、“至善”的追求、“臻美”的熏陶。

2.2 “三自式物理教学”强化了物理实验教学

教育部发布《关于加强和改进中小学实验教学的意见》(教基〔2019〕16号)指出：“在基础教学中重视实验教学，实现切实扭转忽视实验教学的倾向;丰富内容，改进方式;强化学生实践操作、情境体验、探索求知，培育学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。” “三自式物理教学”有助于该文件在教学层面的落实。

(1)挖掘开发实验课程资源。实验是建立在具体的可操作的实物装置之上的，因此开发和挖掘实验课程资源是实验教学的基础和保障。然而课本中的实验和实验室配套的实验器材缺乏新鲜感、面窄、量少，教师又忽视组织学生对身边生活环境的观察，没有科学而有效地利用低成本、高智慧的生活实验资源。因此，应根据授课内容创新理论，将生活资源开发用于自创性实验，来充实课程资源。教师可以把生活中的废旧物品加以收集、整理，并分门别类地存放在生活化课程资源库里：宜收集到的材料少存，如塑料饮料瓶;少见的材料及时收集起来，如记忆金属丝(儿童玩具上有)，并将这些材料设计成自创性实验的资源。教师从学生的生活经验和已有的生活背景出发，把教学知识点与学生的生活相联系，开发有个性、特色、好玩的自创性实验。自创性实验的方法有10种：添加必要因素、减少繁杂、简化实验、替代策略、创新实验、微型化实验、对比实验现象、改变实验因素、组合优化、增加可见度[2]。

(2)开展丰富多彩的实验活动。“三自式实验教学”将抽象的知识具体化、将学术的知识直观化、将文字的知识实践化。这样不但改变了传统的教与学的方式，而且有利于调动学生非智力因素以及体验知识意义建构，最大限度地彰显学生的主体地位，充分发挥学生的主动性，使学习在实验活动中潜移默化地习得。由于“三自式物理教学”不受课本的限制，因此教师可以自由地进行主题类实验、延伸类实验、拓展性实验，或表演性实验、竞赛性实验、玩具类比赛等。

(3)有效提高学生的实验能力。物理实验能力的习得是学生核心素养所培养的关键能力之一。“物理实验能力包括实验观察能力、实验思维能力、实验操作能力。”[3]“物理思维与物理技能的存在方式是主观的，是内在的，其教育方式要靠训练，传授的方式常常无效。”[1]自主、自创、自演的物理教学，给学生提供了更多个体实践操作的机会。学生通过具体操作的体验、感悟、接受、归纳、迁移来习得和提高实验能力。

2.3 “三自式物理教学”指向核心素养的最佳路径

“三自式物理教学”充分发挥了物理实验所承载的知识性、操作性、娱乐性，使学生在可见、可摸、可玩的自创性实验中，通过“做中学”“学中玩”不知不觉地经历了知识的发生、发展、形成，从而实现快乐幸福的物理学习。

(1)有利于知识本质的理解，促进物理知识观的形成。没有经历具体的实物和现象以及具体的运动形式，则很难建立抽象的物理概念。恩格斯说过：“我们当然能吃樱桃和李子，但不能吃水果，因为还没有人吃过抽象的水果。”这是因为，学生获取物理概念和规律，主要通过以实验为中介的操作、观察、体验、感悟等心智活动。可见，只有足够的感性、直观、形象的表象，才能清楚地理解物理现象之间的联系，理解掌握物理规律，从而形成正确的物理概念。因此，开发与学生生活实际联系密切的系列自创性物理实验，能够有意识地让学生在实验过程中去感知和体验知识，获得表象和经验，从而有助于概念的形成和规律的总结。如分子是看不见的，教师可将氨气通过喷洒酚酞液体的棉花使其变红，展示分子的存在。将酒精倒入约1米长的一端封口的玻璃管里，再注满红色的水，然后用手堵住玻璃管的开口，上下颠倒几次，学生会观察到玻璃管中形成的一段“空气柱”，从而说明分子之间有间隙。

(2)有利于认知经验的丰富，促进科学思维的提升。人的行为动作总是受思想和思维支配。“三自式物理教学”及实践活动过程，以浓缩的时空和简约的形式，重演人类获取知识的体验过程。在这样的实验中，学生的动手操作不能与思维分离，操作行为在思维的指导下“运动”，而学生的动作行为又会促进思维的发展。动作与思维的相互作用、相互制约、相互促进，从而有助于已有经验的矫正、优化，形成新的经验，使物理知识得以内化，形成自我的认知结构。如受固体压强知识的影响，学生对液体压强规律有错误的前概念，则可利用自创性实验“杯水破桶”来感受“深度”带来的力量！再结合微小压强计探讨得到液体压强只与液体的密度和深度有关。学生通过这样的实验操作、现象观察，就能很好地实现建模、推理、认证、得出结论，从而培养了科学思维能力。

(3)有利于实现探究性教学，促进科学素养的养成。从核心素养的角度理解探究性教学，探究性教学不仅是使学生掌握解决问题的一种方式和方法，更主要是让学生积极主动地学习，通过思维活动发现问题，解决问题。要有效实现这一任务是不易的，因为问题的产生是需要从观察一些有趣的自创性实验现象中获得的;问题猜想绝不是简单的理论推导就会令人信服，而是通过简捷方便的自创性实验操作来检验;实验的设计不是简单的机械操作，而是思维指导下的有意义的动作行为预设;数据处理与证据的分析与交流，不是简单的数学处理，而是对实验原理、过程、结论的科学判断和审核，等等。自创性实验的有趣性，引发思维产生问题。自创性实验的创新性，高效地完成实验设计。自创性实验的操作性，实现学生的经历和现象的观察。可见，“三自式物理教学”有着其它方式无法代替的作用。

(4)有利于展示交流与评估，促进科学品质的内化。在“三自式物理教学”的实施中，学生不仅要自主学习，还要设计创新实验、尝试制作实验、修订改进实验、展示演示实验、观察实验现象以及交流评估实验等。在这些过程中，学生要磨练意志，克服困难，还要相互支持，合作攻关，形成团队精神;也有获得成功的喜悦或失败的痛苦，交流中的批判、质疑、认同以及豁然开朗等心路历程。这些体验和感悟都会影响学生的内心世界，也会逐渐内化形成严谨求实、批判质疑、合作友爱、责任担当、战胜困难等必备的品格。

3 三自式物理教学的实施

从人类社会发展的角度来看，实验改变了人类世界，因此物理实验也能够改变物理教学。为此，教师在教学中最大限度地通过实验创新来解决、优化、提升物理教学，并通过学生的实践(实验)改变了物理教学的方式和方法、丰富了学生的学习经历和体验、实现了深度学习的关联和整合等。基于以上的认识，教师实施的总体思想和原则是：物理教学问题→物理实验问题→物理实验创新。

3.1 三自式物理教学的过程和环节

物理实验具有检验标准、活动经验、学习内容、教学情境、工具技术、发明创新、智慧韬略、文化熏陶等价值[4]。即把物理学习过程中师生遇到的问题(或知识)加工转化(表征)成实验问题，再通过物理实验的加工创新成为能解决问题(或认知)的实验。即针对适合“三自式物理教学”的知识点，教师预先布置自主学习的实验内容→学生依据知识点的理解自主设计实验和制作→根据课堂教学需要或课堂展示(演示)自主创新实验→师生评价与交流→形成经验和结论。其实施过程和环节如图1所示。

图1 三自式物理教学过程与环节图

3.2 三自式物理教学的要点说明

“三自式物理教学”主要以丰富的生活资源为物质基础，以自创性实验为创新手段，以改变教师教学方式和学生学习方法为优化策略，以提高物理课堂教学质量和学生幸福学习为宗旨。因此，教师从以下三个方面入手。

(1)学生自主学习。初中学生有认知有限、以形象思维为主、自控能力差等特点，在自主学习中一定会遇到困难，以致浅尝辄止。所以教师要进行自主学习上的指导和帮助，培养学生的学习习惯、方法、能力。研究表明，当学生体验到较高程度的教师自主支持时，学生的潜能会被激发，学生的能力也会相应提高[5]。因此，教师要注重循序渐进,小步子;学法指导，获规律;持之以恒，促成效。

第一，拟定导学案。学生在自主学习过程中开始时只读课文，却不知如何读、读哪些内容，句子中主谓宾结构是什么样子，这个概念是描述性的,还是定义法定义的，实验部分的内容是什么，等等。因此，教师在充分深入的备课基础上，根据教学目标设计好学生自主学习的导学案。导学案的内容有趣味现象描述、物理事实叙述、概念的定义和规律的总结、实验内容的剖析、创新实验指导、存在不清楚的问题等六项。从笔者的实践来看，六项内容中创新实验的设计、制作是学生的难点，提出存在的问题次之，其它的内容学生一般都能独立完成得很好。为了使自创性实验设计上有思路、制作上有方法、评价上有标准，所采取的方法有：移植应用的方法，主要是功能上的移植，如玩具汽车的马达用于动力;优化改进的方法，对课本中已有实验的不足给予改进，使实验现象更明显、实验操作更方便、仪器结构更简单;创新弥补方法，随着科技的发展，人们对以往不能呈现的实验内容或根本没有的实验装置进行创造性设计与制作，如对比式液体电阻演示器[6]。

第二，教授学法。学法指导是学生自主学习的关键。陶行知先生说过:“我认为好的先生不是教书，而是教学生学。”物理课文在叙述上比较严谨、艰涩、枯燥，阅读起来比较费劲，容易索然无味，为了使学生阅读物理课文的兴趣持久，教师不能简单搬用一般语文阅读学习的方法，应当通过多样化的活动来培养阅读物理课文的兴趣，如添加补充知识背景、发现的历程以及科学家的轶事等，使学生从肤浅的阅读进入深度趣味的阅读，重点要指导学生学会自然科学类书籍的阅读方法。学生阅读的重点是了解科学知识，关注科学方法，理解科学本质，以及体悟科学家的探索历程、科学思想和人文情怀等。教师采取的策略有举例子的渗透法(隐性的)、经典实验的提炼法(显性的)、经验形成的迁移法(应用的)。

第三，积极指导。当学生遇到困惑时，教师能够及时给予指导，让学生得以继续学习。为了更好地沟通，要建立家长和学生微信群，让家长能够认识和理解到这样做实验的益处是能够激发兴趣，使学生主动学习，培养动手操作能力，丰富获取知识的经验，实现深度学习，从而获得家长的大力支持。在微信群中，充分发挥科学素养高的家长的作用，使这些家长能督促其他家长支持孩子，并帮忙找材料，协助完成实验装置，观看孩子的演示，听讲解实验以及参加讨论与评价，这样不仅培养了学生的兴趣，还能帮助解决学生遇到的问题，从而使学生完成创新实验的任务。

(2)学生自主创新。为了获得一个符合学生学习内容的自主创新实验，教师不仅要考虑学生在不同阶段的认知能力和操作技能以及创新水平的差异，还要发挥师生在自主创新实验中的潜能，其策略有：教师主导，学生主体(教师设计出的实验导学案，主要是在实验设计和制作的关键处给予提示帮助。依据教师的实验导学案，学生进行自主设计并制作实验);学生主体，教师主导(学生的阅历和技能不足以支撑时，教师在学生遇到困难时给予指导和协助完成);师生双主，动态结合(课外活动或科技竞赛中遇到有难度的创新实验设计时，师生没有固定的主体、主导，是根据实验内容和目标的需求动态互换，通过共同努力来实现实验设计)。

自主创新实验其形式上有如下三种。

第一，实验设计。这类自主创新实验是学生根据自身对知识的理解和以往的自身设计经验，在头脑中形成的一种方案，有的可以变为真实实验，有的变为符合理论的思想实验，以抽象的文字形式存在，是用来促进学生对课文知识的理解，为了说明物理事实或验证假说而进行的一种设计性实验。如饮料瓶足够结实、人手又有足够大的力量时，用手可压缩封闭在饮料瓶中的空气，使之变为淡蓝色的液态空气，松手后瓶内的压强变小，又变为无色的空气。

第二，实验装置。这类实验是学生为了证实物理事实、获得规律而设计并制作成实体的实验装置，特别像以往的小实验、小制作、小发明，其包括模仿、代替、改进的实验。如为了证明大气压的存在，在600毫升的某饮料瓶的底部开始向上每间隔5厘米扎小孔(孔直径只要不大于3毫米均可)。然后把饮料瓶放入水中充满，拧紧瓶盖，从水中拿出来时，水并不会从饮料瓶的侧面小孔溢出，好像饮料瓶没有孔似的。若拧开瓶盖，学生则会观察到射程不同的三条抛物线。

第三，实验组合。实验组合主要指的是新技术、新材料、新产品与传统实验的组合，包括物理数字化实验[7]。这种创新实验能够弥补传统实验的不足，应用上更便捷、功能上更强大、效果上更明显。其策略有对已有技术的组合创新、挖掘已有传感器功能、借助计算机输入设备、教学的个性化开发。如，以往观察布朗运动实验现象时，学生在显微镜上一个一个地看，而且观察起来不明显、不方便。若取一个摄像头(多媒体电脑带视频采集功能)和普通显微镜，就可保证全班学生都能观察。具体方法是先将显微镜调至肉眼能直接看到布朗运动，再将摄像头对准显微镜目镜约2厘米处，然后调节摄像头的焦距和光栅，直到在投影屏幕上能清晰地看到布朗运动为止。还有通过摄像头和干涉仪组合使用，学生可在大屏幕上清晰地观察单缝衍射、双缝干涉、光的偏振现象[8]。

(3)学生操作演示。教师和学生将设计出的“自创性实验”与课堂教学有机地结合起来，则能够发挥实验在物理学科中的独特作用。学生的自主操作不是简单的操作表演，而是展示后注重同学之间的交流、分析、评价、归纳、总结，要深入有成效。主要体现在：交流与评价时要大胆地说出自己的认同与否、敢于质疑，要提出实验的不足和优点，还要勇敢地呈现自己的个性独特的设计，从而实现思维碰撞，促进灵感，弥补不足，生成创新。分析与归纳主要是让学生先用自己的理解和物理语言进行简单的表述，然后师生再进一步修订提炼出物理规律。学生操作演示可以在课前用于创设情境，课中建立概念，探寻规律，假设验证，课后开展巩固知识的延续实践活动。如利用注射器验证气压与沸点关系的实验，当注射器出液孔向上、活塞向下拉动时，注射器内气压变小，从而使注射内的热水重新沸腾。然而有学生就发现产生的气泡是从活塞与管壁之间的缝隙进入的空气造成的假象，而非真正的沸腾，从而展开了一场快乐的自创性的实验活动[9]。

3.3 三自式物理教学的实施路径

“三自式物理教学”的开展，要依据课程标准所规定的教学目标、教学内容、教学要求，也要满足学生的认知需求，符合学生的自主创新能力。还要力争教学过程具有趣味性、科学性和创新性。

(1)课前5分钟的实验表演展示。由于自创性实验学生比较喜欢、家长也赞同，参与活动的人也比较多，设计出的创新性实验也多而不同。因此，在课堂教学中教师只能选取那些制作精美、结构简捷、设计巧妙的很少一部分实验，用于课堂教学，而大部分实验学生只能孤芳自赏了。为了尊重学生创造性的劳动成果，让学生享受成功喜悦，促进学生持久的志趣，教师在每堂课上课之前，让学生上讲台展示自己的作品1～2项。每个学生基本上每月有1次展示的机会。教师根据学生制作完成情况，要提前安排好展示的顺次、检查实验装置的完善程度、帮助学生正确操作以及进行逻辑清晰的讲解，还要给予鼓励性的评价和改进意见。其实，学生特别期待这样的自我展示机会，每位学生自我操作讲解时，笔者都给予录成视频，播放在家长微信群中，家长也会见证学生的成长。

(2)课堂实验教学的延伸和拓展。由于课堂授课时间有限，有些实验内容不能完全进行探讨，如在实验过程中出现的一些创见性想法，或是对某一个实验进行优化改进的研究，这些问题的解决一般都要通过开展相关的实验来拓展。如教科书中关于斜面机械效率的实验，教材只研究了斜面的机械效率与斜面的倾斜角大小的关系。对此，学生可以课后进一步进行实验延伸，探究斜面的机械效率与斜面的光滑程度、斜面上物重大小的关系。还有关于空气浮力的认识，现行教科书中用一句带过：“物体在气体中也受到浮力。氢气球脱手后会上升，就是因为受到空气对它的浮力。”那些有灵性的学生就想通过自创性实验来验证空气真的有浮力。

(3)“嵌入”在课堂教学环节中。有些内容教学设计，可将一连串的自创性实验，恰当地嵌入在课堂教学中的每一个环节中，用来支撑教师教学和学生学习经历，通过学生的“自演”经历来生成情感，建构意义，理解知识，发展能力。如，“压强”一节的教学设计，将6个自创性实验巧妙地结合在课堂教学的各个环节中，实现了创设情境，引发兴趣，产生问题，设计实验，自我演示，经历体验，感悟知识，体验内化[1 0]，从而实现深度学习，提升学生学习知识的品质。

(4)要结合相关的综合实践活动课。笔者每学期都要开展小制作、小发明、小实验竞赛，还要开展走廊科技展、新年科技晚会以及大型的户外表演等综合实践活动。这些年比较成功的大型户外表演类实验有三项。

第一，“力量的放大”——神奇的简单机械。利用一个5号干电池、一只玩具电动机、其他非动力辅助材料。通过各种简单机械的有机组合，可以拉动一个高大的中学生。整个装置用了两大部分装置：第一部分为齿轮装置，共有3级齿轮传动，由废旧机械座钟的齿轮构成;第二部分为轮轴装置，取材于废旧自行车的后轮和链条。

第二，“不碎的鸡蛋”——为完好着陆器奠基。笔者利用海绵、弹簧、棉布、外包装等，从6楼顶层自由下落鸡蛋。从笔者的几年实践来看，得到的最佳方案是：将鸡蛋用双面胶与3个气球粘在一起。这个方案结构简单、材料易得、价格便宜，但它蕴含着浮力、弹力、冲量等物理知识的综合应用。

第三，“火箭的升空”——我也是火箭专家。利用饮料瓶、自行车内袋上的气门嘴等材料自制3级水火箭。最后“火箭”能升至空中40米以上(与我县18层的高楼参照比较所得)。

这些大型的室外活动，深受学生的喜欢，成为学生时代美好的记忆，是促进学生热爱物理及志趣科学的最好催化剂。其中从6层楼抛出鸡蛋不碎的创新实践活动，已经连续举行了3届，现已成为我校课外实践活动的保留项目。

(5)以创新实验为载体的复习教学。复习课最忌讳的就是知识点的简单重复讲授，使学生对学习毫无兴趣，学习不能深入。若教师以知识点或概念规律为目标，设计简单有趣的自创性实验，充分发挥实验承载知识的功能，使复习的过程在真实的情境中通过具体的实验来挖掘知识点或蕴涵的物理规律，让学生感觉新鲜有趣。而且这种自创性实验有“变式”的功能，有助于学生挖掘知识的本质，从而巩固知识、应用知识、提升能力。如复习知识点——“短路”，用香烟盒内的锡箔纸，剪成一端6毫米、另一端为2毫米的两个条状。两个粗端与干电池的两极相连接，两个细端接触，形成短路而产生大量的热量，使锡箔纸燃烧起来，从而促进学生对短路知识的理解和应用。还有，复习汽化知识，金属罐装的灭蚊喷剂，在未喷药剂前让学生摸一摸金属罐的温度，然后向蚊子出入的窗户上喷洒药剂后，再让学生用手摸一摸金属罐的温度，学生感觉到特别凉。此时，教师可让学生利用已有的知识解释这一现象，从而唤醒和巩固了液体汽化时要吸收热量的知识，也培养了学生应用物理知识解决实际问题的能力。

4 结束语

笔者对自己所授课的两个班级62名学生(其中有2名特例学生)，通过学习状态、完成作业、动手实验、目标达标检测等项目量表来检测，97.12%的学生对学物理有兴趣、有信心;94.34%的学生对物理喜欢;92.66%的学生对实验从现象有趣上升为实验的创新和操作，表现在遇到困惑或做题不会时，学生就用简单的自创性实验模拟或操作来验证，可见已经有了用实验解决问题的科学意识！笔者以2017年秋初学物理的初二两个班级为被试，按照初始成绩相近、性别相同的原则，以入学的第一次物理月考成绩为基础，从实验组的30位学生中选择了配对样本，并进行了初二、初三两年的跟踪研究。结果显示，在2019年中考成绩两组学生存在着显著性差异：实验班及格率比对照班高出9.80%;实验班优秀率比对照班高出11.62%。这表明“三自式物理教学”能有效促进学生学业成绩的提升。

诚然，“三自式物理教学”作为一种新型的物理教学范式，还有待在理论和实践中更加深入地展开研究，加强实践验证，为提高物理教育教学质量作出新的贡献。