IRIS模式在自主创新实验教学中的运用——以“冰的熔化”实验装置改进为例
作者：检测通查重
发表时间：2022-03-27 00:15:27
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汤金波1，杜素峰2（南京师范大学附属中学树人学校，210000）摘要：引导学生进行自主创新实验，可以采用IRIS（鸢尾花）教学模式。它包括四个环节：引言（Introduction），即真实事件介入，为阅读定向；阅读（Reading），即获取主题和方法的知识，为探究奠基；探究（Inquiry），即从现实的观察、调查中发现问题并解决问题；分享（Sharing），即交流碰撞，以激发更深、更广的阅读与探究。对此，以引导学生创新“冰的熔化”实验为例进行说明。关键词：IRIS教学模式 创新实验 冰的熔化为了引导学生进行自主创新实验，笔者在实践中采用了一种行之有效的教学模式：IRIS（鸢尾花）。IRIS是引言（Introduction）、阅读（Reading）、探究（Inquiry）、分享（Sharing）四个英文单词的首字母缩写。我们可以用图1来表达这一模式的详细流程和方式。需要说明的是，其中的连线箭头表达的是这一教学模式各部分之间的具体关系，但是出于简洁的考虑，只画出了一些最基本的连接，并不表明没有其他联系。鸢尾花是法国的国花，象征光明与自由。我们乐得采用这样的寓意，期许这一模式在教学实践上能够达到的效果。以下便是笔者运用IRIS模式引导学生创新“冰的熔化”实验的实践与思考。一、引言这是教学过程的第一步，目的在于引起学生对某方面难题的关注，进而激发探究的欲望。教师设计引言时，要注意：（1）结合学生熟悉的问题，描绘真实的情境；（2）有一定的关注集中度，不能太散、太大而使学生觉得困难重重、无从下手。上述教学过程中，笔者设计的引言如下：“冰的熔化”实验同学们都做了，你发现了什么问题吗？冰在熔化的过程中不断吸收热量，虽然能够看到冰由固态变成固液共存状态、再变成液态的现象，但是，晶体冰在熔化的过程中，温度并不是保持0 ℃不变，有时会升高到3 ℃。难道教材中重点介绍的“水浴法”有问题？还是冰的熔点根本不是0 ℃？同学们已经了解了一些实验常识，能解决这个问题吗？这个引言首先用事实把学生的思维引向对实验结果的质疑，接着鼓励学生用已学的知识去破解疑问，从而引发学生探究的欲望。二、阅读这里的阅读类似于文献研究，目的在于让学生获得与主题相关的知识，继续引发探究的欲望，从而为后续的探究做铺垫。教师指导阅读时，要引导学生关注探究的方向，关注阅读材料中的陈述性知识、程序性知识甚至元认知知识，同时促进学生产生批判性思维，避免把回答问题变成在阅读材料中寻找答案。值得提醒的是，阅读材料提倡师生共建，取材不限于文本，即引言引出问题后，师生共同搜集相关文章、视频等，然后发布到交流群（如QQ群）中分享。上述教学过程中，通过阅读，大部分学生知道了“水浴法”的优点是使物体受热均匀，冰块熔化减慢，便于测量及观察；还有不少学生知道了用水浴法可以烤蛋糕，就是将调好的蛋糕糊倒入模具后，将模具放在烤盘上，再在烤盘中注入1~2cm深的热水，这样在烤的时候，水的温度不会超过100 ℃，可以保证糕体不被烤得很干、很焦，同时烤箱会保持湿润，可以使蛋糕的口感柔软。有趣的是，有学生居然从网上搜索到了笔者发表的《用传感器研究冰的熔化实验》一文。笔者肯定了学生搜索文献的能力，然后说明了这个研究方案的缺点是仪器成本高，不适合学生动手操作。更让笔者高兴的是，学生会将搜索出来的文献进行分类。笔者肯定了学生的付出，然后引导学生分析了各种改进方案的优劣。三、探究这里的探究是开放性的探究，教师要以静待花开的心态耐心等待，不要怕放了之后收不回来，不要怕学生做不好，不要控制甚至包办代替学生探究的进程。作为引导者，教师要激发学生直面难题的勇气，培养学生的独立人格和批判性思维；还要让学生学会分工协作，既各司其职，又互相质疑、督促和启发、帮助。这样才能引导学生高质量地完成创新实验的探究。上述教学过程中，笔者先引导学生回顾之前做过的实验：为了将温度计插入冰块并与冰块充分接触，需要制作碎冰块，通常采用将冰块敲碎的做法。一些细心的学生发现：这一做法会带来新问题，即无法将冰块敲得很碎，且敲冰块的时候不可避免地有一部分冰块开始熔化，使表面附水的冰块温度升高。由此得出结论：冰块不宜敲得太碎，而增大试管内的空间是必然的选择。接着，笔者再引导学生回顾之前做过的实验：采用“水浴法”可以使冰块受热均匀、缓慢。一些严谨的学生质疑：“水浴法”可以使冰块受热缓慢不难理解，但是确定可以使冰块受热均匀吗?用“水浴法”加热时试管中不同的位置温度会不会不同，从而产生误差？于是，笔者引导学生通过对比实验定量研究：(1)用250 mL的烧杯盛适量的水，用细线将四支准确温度计悬挂在烧杯中上下左右的不同位置，用酒精灯给烧杯加热，在不同的时刻读出每支温度计的示数，根据测量数据作出如图2所示的图像。分析图2发现：当1号温度的计示数为55 ℃时，仅3号温度计的示数就比1号温度计的示数低15 ℃。由此得到结论：直接加热法不能保证被加热的物体受热均匀。(2)将250 mL的烧杯装适量的水后放进较大的盛水烧杯中，将原来的四支准确温度计仍然悬挂在内烧杯中上下左右的不同位置，用酒精灯给外烧杯加热，根据测量数据作出如图3所示的图像。分析图3发现：当1号温度计示数为55 ℃时，4号温度计的示数比1号温度计的示数小2.2 ℃。由此得到结论：水浴加热法比直接加热法更能让被加热的物体受热均匀，但是水浴加热法也不能保证被加热的物体受热绝对均匀。由此引发学生思考：既然实验得出水浴加热法比直接加热法更能让被加热的物体受热均匀，那么如果采用两次甚至多次水浴加热，可以让被加热的物体受热更加均匀，从而进一步减小误差吗？在笔者的引导下，学生得到如下改进实验：(1)如图4，在透明玻璃容器中放入金属易拉罐，并在它们之间塞入适量铁丝（厨房用的钢丝球），再将它们整体放入大锅中，并向大锅中倒入开水。(2)如图5，在金属拉罐中放入碎冰，并插入温度计(测量其温度)，静待其熔化（可用筷子将冰块捣得更碎，加速其熔化）。(3)当冰块受热熔化成冰水混合物时，仔细观察温度计的示数，可以发现其极为接近0 ℃。四、分享分享涉及成果的表达。就学生创新实验而言，可以呈现的形式有调查报告、小论文、实物操作及讲解等。依据创新实验的特点，建议主要通过实验视频分享，因为这样学生就必须亲力所为，从而真正得到实际动手的锻炼——当然，视频的形式可以不拘一格。学生分享前，教师要提供部分样例，以供学生参考。学生分享后，教师还要作出适当的点评，以促学生提高。分享与阅读、探究要受到同等的重视，因为分享能够让所有学生受益，真正达到共同进步的目的。笔者的做法是：让所有学生在专门的QQ群中上传作品，进行分享；然后针对每个案例在QQ群中留言点评，并选择典型案例在上课时集体交流。这样的分享还有利于学生发现新的问题，促进阅读和探究，不断优化创新实验。上述教学过程中，学生分享了“二次水浴法”实验之后，大部分肯定这一实验构思巧妙、成本低廉、误差很小；一个人提出由于用了不透明的易拉罐作为内筒，不方便观察物态的变化，可以再次改进。笔者肯定了这位学生的想法，引导全体学生感悟创新没有最优，只有更好。总之，遇到学生想研究又不熟悉的难题，教师不妨与学生形成协作共同体，以学生的心态与他们一起研究，并注意寻找专业支持，以降低研究的难度。运用IRIS模式进行自主创新实验教学，可以培养学生用好奇的眼光看待物理、用怀疑的态度接纳物理的良好学习习惯，同时培养学生像物理学家一样思考的能力。本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“自主式综合实践活动课程建构的研究”（编号：R-c/2016-15）的阶段性研究成果。参考文献：［1］ 汤金波.学生自主创新实验的引导艺术［M］.教育研究与评论（课堂观察），2016（5）.
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