劉小芳+馬駿

摘 要：以“自動爬坡魔盒”等六個魔術(shù)化小實驗在高中物理教學(xué)中應(yīng)用為例，簡論魔術(shù)化小實驗在高中物理教學(xué)中所產(chǎn)生的激發(fā)興趣、創(chuàng)建探究情景及提高學(xué)生分析實際問題能力等多重教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實驗?zāi)g(shù)化；認(rèn)知沖突；探究情景

學(xué)生總抱怨高中物理生澀難學(xué)，認(rèn)為中學(xué)所學(xué)的物理只是紙上談兵，與現(xiàn)實相隔甚遠(yuǎn)，提不起學(xué)習(xí)的興趣和勁頭。也因過多的“紙上談兵”而缺少應(yīng)用物理知識分析解決實際問題的意識和能力。

造成這一現(xiàn)狀的原因是什么呢？筆者認(rèn)為主要是物理的學(xué)科特點和不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式引起的。物理是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理知識是通過觀察和實驗，經(jīng)過認(rèn)真思索而總結(jié)出來的。物理學(xué)者一般會針對觀察到的現(xiàn)象提出一個合理假說，然后以實驗加推演的方式反復(fù)論證假說的準(zhǔn)確性。因此，實驗可以說是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。

但是一直以來，在學(xué)科本位和知識本位等傳統(tǒng)物理教學(xué)理論的影響下，教師和學(xué)生成為傳遞知識和接受知識的工具，考試分?jǐn)?shù)幾乎成為學(xué)生學(xué)習(xí)效果的唯一評價標(biāo)準(zhǔn)，同時也成為考核教師教學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)。甚至在實際物理教學(xué)過程中，教師在黑板上“做”實驗，學(xué)生在習(xí)題中“學(xué)”實驗。這樣的教學(xué)方式，如何讓學(xué)生體會到物理的真諦？如何讓學(xué)生愛上物理？

當(dāng)然，面對這樣的現(xiàn)狀，物理教師并不是束手無策，只有教師多花心思，在物理課堂教學(xué)中恰當(dāng)設(shè)置各種教學(xué)情境，造成問題懸念，展現(xiàn)矛盾沖突，讓物理課堂充滿樂趣和懸疑，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)習(xí)知識后除了必要的練習(xí)題外，分析一些真實的問題會增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的意識，進(jìn)而逐步消除對物理的恐懼與偏見。

創(chuàng)設(shè)物理情境的方法有很多，身邊可探究的實際問題也不少。比如，我們嘗試用表演魔術(shù)的方法創(chuàng)設(shè)問題情境，取得很好的教學(xué)效果。下面以自動爬坡魔盒、旋轉(zhuǎn)小人、神奇魔手和阻力管、神奇自亮燈等魔術(shù)化的小實驗為例，詮釋如何通過物理實驗與魔術(shù)的巧妙結(jié)合，利用有趣的現(xiàn)象既吸引學(xué)生興趣，同時又創(chuàng)設(shè)出具有豐富探究內(nèi)涵的物理情景，以及如何通過揭秘鍛煉學(xué)生的分析實際問題的能力。

示例1.自動爬坡魔盒

必修一中《重力，四種基本相互作用》涉及知識點多，且初中大多有所了解，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大。我們設(shè)計了“自動爬坡魔盒”小實驗來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興致，同時串起探究的主線。將內(nèi)壁吸附大號強(qiáng)磁鐵大號曲奇圓鐵盒，斜面將鐵盒放在斜面中央位置，觀察運(yùn)動，根據(jù)初始時刻強(qiáng)磁鐵所處的位置，可呈現(xiàn)三種運(yùn)動效果：（1）靜止不動；（2）向下滾動；（3）向上滾動。特別是向上滾動，大大出乎學(xué)生的日常經(jīng)驗；引起好奇心，進(jìn)而引入學(xué)習(xí)本節(jié)課知識。同時又為新課結(jié)束后探究揭秘（即應(yīng)用重心知識進(jìn)行分析）埋下伏筆。

示例2.魔力之手

《帶電粒子在磁場中受到的力》比較抽象，為了激發(fā)學(xué)生的好奇與探究動機(jī)。我設(shè)計“魔力之手”小實驗：手中藏一塊強(qiáng)磁鐵，夸張地讓手從處于工作狀態(tài)的顯像管顯示器屏幕前輕輕滑過。學(xué)生看到屏幕上的圖像發(fā)生嚴(yán)重變形，必然產(chǎn)生疑惑，帶著這樣的疑惑，我逐步引導(dǎo)學(xué)生開始探究帶電粒子在磁場中受到的力的作用。當(dāng)然，探究后的揭秘環(huán)節(jié)也是必不可少的，且學(xué)生各抒己見，討論極其踴躍，甚至有學(xué)生在實驗后提出問題：磁鐵對液晶顯示屏畫面有無影響？家中液晶電視畫面出現(xiàn)異常的原因是什么？等。這些問題的提出會促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行更廣范圍的探究。

示例3.神奇的自亮燈

教師在引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時，為了拉近物理知識和現(xiàn)實生活的距離，我們未直接用課本上的實驗器材。而是設(shè)計“神奇自亮燈”小實驗：由小燈泡和導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路（無電源池），放在鋪有毛巾臺面上（下藏電磁爐），“發(fā)功”讓燈泡亮并提出問題：是誰賦予燈泡如此魔力？在學(xué)生猜想并充分發(fā)表見解后打開毛巾，一次揭秘：毛巾下面的電磁爐。學(xué)生帶著為什么打開電磁爐瞬間，燈就會亮的疑問，進(jìn)入新知識的探究。獲得電磁感應(yīng)概念后，再由學(xué)生自主二次揭秘，從電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件來分析燈泡亮的原因。

示例4.自動旋轉(zhuǎn)小人

《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》內(nèi)容比較抽象，為了生動形象呈現(xiàn)安培力，更為了鍛煉學(xué)生的邏輯分析能力，我在《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》一節(jié)教學(xué)中，我們采用“自動旋轉(zhuǎn)小人”的實驗創(chuàng)設(shè)探究的情景。如圖：一號電池正極向上，下端吸附強(qiáng)磁鐵，將銅導(dǎo)線完成上端中央帶有凹陷的閉合回路，并適當(dāng)裝飾為小人或其他形象，語言帶上夸張：“這個小人很神氣，自己會旋轉(zhuǎn)”。演示時，有意不讓學(xué)生看到強(qiáng)磁鐵，學(xué)生看到小人放在電池上后，由慢至快旋轉(zhuǎn)，引起極大好奇：誰在推動小人旋轉(zhuǎn)？為了解決心中的困惑，主動探究的意愿特別強(qiáng)烈。學(xué)習(xí)安培力后，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有條理的邏輯分析來揭秘：定性畫出圓柱形磁鐵的磁場，分析小人的骨架（線圈）受到的安培力及其產(chǎn)生效果，并強(qiáng)調(diào)這其實是一個簡易的直流電動機(jī)模型。當(dāng)然，還可讓學(xué)生自制上述學(xué)具，自主完成這個小實驗。

示例5.神奇阻力管

在講《電磁阻尼和電磁驅(qū)動》時，為了調(diào)動學(xué)生探究的熱情，對電磁阻尼產(chǎn)生感性認(rèn)識，我們自制了兩種材料的長管（PVC和鋁管，長約一米）讓學(xué)生估算下落時間。實驗讓兩個圓柱形強(qiáng)磁鐵同時從上方落下，學(xué)生觀察到經(jīng)PVC時間與估算基本一致，而那個穿越鋁管的圓柱磁體慢悠悠下來，引發(fā)學(xué)生一陣驚詫。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的電磁感應(yīng)知識對此現(xiàn)象進(jìn)行自主揭秘，最大限度鍛煉學(xué)生分析實際問題的能力。課后更有學(xué)生提出實驗的改進(jìn)意見，認(rèn)為可以用透明的管子來代替不透明的管子，提高實驗的視覺效果。

示例6.大力士火柴棒

高一的第一節(jié)課序言老師們總覺得不好上，書上講到的科技知識離我們太遙遠(yuǎn)。如何在序言教學(xué)中穿插趣味性實驗?zāi)?？我們嘗試將電視欄目中展示的用三根火柴掛多個水瓶的“大力士火柴棒”實驗引入：將第一根火柴放在桌沿，一半懸空，一半用一個水瓶壓住；礦泉水瓶口纏上一條棉線，掛在火柴懸空的外端。把另一兩根如圖小心支撐好。調(diào)整好重心，慢慢移開壓住第一根火柴的水瓶。三根火柴，居然牢牢掛住了礦泉水！學(xué)生都驚呆了。繼續(xù)讓學(xué)生掛水瓶，當(dāng)孩子們小心將五六瓶水掛在火柴梗上，小小的火柴仍穩(wěn)穩(wěn)不動時，課堂的氣氛達(dá)到高潮，學(xué)生紛紛議論原因，在心中種下學(xué)習(xí)物理的種子。endprint

示例7.靜電除塵儀

在靜電現(xiàn)象的應(yīng)用一節(jié)學(xué)習(xí)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生不能很好地將所學(xué)知識和實際應(yīng)用聯(lián)系，所以在引入新課時運(yùn)用一些障眼法：演示人戴著口罩，煙囪冒出滾滾濃煙，讓學(xué)生結(jié)合這一情景聯(lián)想兩個字。學(xué)生大聲地喊出“霧霾”二字，隨即引入“霧霾是當(dāng)下最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，它的主要成因則是煙霧，下面我給大家演示一個與煙霧有關(guān)的魔術(shù)”——將自制的靜電除塵連在電子感應(yīng)器電機(jī)上并打開電源，學(xué)生將看到煙霧即可消失，自然產(chǎn)生煙霧為什么會消失的困惑。這時教師再說：“大家想知道這里的奧秘嗎？那就一起隨我走進(jìn)今天的課堂‘靜電現(xiàn)象的應(yīng)用。”

這一魔術(shù)化小實驗的引入，既激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生環(huán)保意識，同時設(shè)下懸疑為尖端放電埋下伏筆。該導(dǎo)入將在尖端放電的教學(xué)環(huán)節(jié)中進(jìn)行揭秘，去掉煙囪，可以看到，礦泉水瓶作為煙囪，中藥艾條來產(chǎn)生煙霧，鋸條作為尖端放電的一極，而易拉罐外殼作為吸塵的另一極。當(dāng)然，它還可為學(xué)生課后開展自制靜電除塵儀做好知識鋪墊。

示例8.公道杯

當(dāng)然，與教師的實驗?zāi)芰突舅刭|(zhì)也密不可分。

物理學(xué)科和我國的傳統(tǒng)文化淵源頗深，我們在高一緒論中先讓學(xué)生向公道杯中注水，呈現(xiàn)了神秘的現(xiàn)象：倒入水少時，水不漏，繼續(xù)加水，快滿時水竟然全部漏。學(xué)生不得其解，覺得神奇時，教師娓娓道來：據(jù)說古時人們曾用公道杯對付貪酒者，斟酒如超過高度，則會全部漏光。公道杯盛酒最為公道，盛酒時只能淺平，不可過滿，否則，杯中之酒便會全部漏掉，一滴不剩。

課堂上我們沒有立即解釋答案，而是設(shè)定任務(wù)：請同學(xué)們查找公道杯的原理和搜集需材料如：飲料瓶，帶有彈性彎曲接口的吸管，強(qiáng)力膠，口服液瓶子等自制簡易公道杯。這樣在疑惑與興趣的引領(lǐng)下，學(xué)生主動獲取新知，解釋疑惑，動手自制學(xué)具，極大提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

以上基于物理原理的幾個魔術(shù)化小實驗，器材均取自身邊的常見器材，現(xiàn)象又新奇明顯，這樣的魔術(shù)化小實驗，作為新課的引入，可拉近物理與學(xué)生實際生活的距離，激發(fā)學(xué)生的探究興趣；有趣現(xiàn)象的背后又蘊(yùn)含著豐富的探究情境；學(xué)習(xí)完成之后，揭秘魔術(shù)的奧妙，又可作為學(xué)生分析解決問題的生動案例?？梢哉f，魔術(shù)化的物理實驗在教學(xué)中發(fā)揮多重的教學(xué)功效。

當(dāng)然，魔術(shù)化實驗的設(shè)定必須遵循以下原則。

（一）適宜性原則

魔術(shù)化實驗的創(chuàng)設(shè)需要符合教學(xué)內(nèi)容，因此創(chuàng)設(shè)的問題需符合學(xué)生實際，能夠讓學(xué)生在對實驗現(xiàn)象的探索中學(xué)習(xí)教師所要教授的教學(xué)內(nèi)容和方法。換而言之，即高中物理教學(xué)魔術(shù)化實驗情境的創(chuàng)設(shè)需遵循適宜性原則，既要適合物理教學(xué)內(nèi)容，又要切合學(xué)生實際。

（二）興趣性原則

所謂“興趣是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的不竭動力”。在高中物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)魔術(shù)化情境需遵循興趣性原則，設(shè)置的實驗現(xiàn)象或奇特或好玩，具備一定的吸引力，能夠引起學(xué)生注意，能夠引發(fā)學(xué)生好奇心，并激發(fā)學(xué)生的探究欲。

（三）生活化原則

某些現(xiàn)象或者物理學(xué)中的某些規(guī)律，利用生活中隨處可見的生活材料，設(shè)計成能夠模擬該物理現(xiàn)象或揭示物理規(guī)律的物理實驗，將“生活”搬進(jìn)課堂的一種實驗教學(xué)方法。既要充分結(jié)合物理知識的特點和學(xué)生的知識水平，又要使實驗活動具有一定的生活情境。因此，教師根據(jù)學(xué)生知識水平設(shè)計具有生活情境的物理實驗，并通過探究、分析、總結(jié)等教學(xué)策略實施教學(xué)是提高物理教學(xué)效果的重要保證。

（四）互動性原則

在實際教學(xué)中，教師是引導(dǎo)者，設(shè)計實驗活動時，要盡可能讓學(xué)生參與其中，而不僅僅是作為“看客”。因為學(xué)生的參與甚至是主導(dǎo)的魔術(shù)化實驗才最能激發(fā)他們探究的興趣，也最能將探究學(xué)習(xí)由課堂延伸至課外。

（五）生動性原則

要保證魔術(shù)化小實驗的教學(xué)效果，除了巧妙的創(chuàng)意，有趣的現(xiàn)象，及實驗與物理知識有機(jī)契合之外。生動的魔術(shù)化語言，“見證奇跡的時刻到了！”“我將發(fā)功，點亮無電源的燈”以及有意錯誤引導(dǎo)“誰幫老師接一下盒子？”（學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗到斜面下方接，卻發(fā)現(xiàn)盒子向上滾動）等都是影響教學(xué)效果的必要因素。當(dāng)然，與教師的實驗?zāi)芰突舅刭|(zhì)也密不可分

參考文獻(xiàn)：

[1]馬倫.試論物理教學(xué)中教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)[J].理論與實踐，2014（6）：119-120.

[2]李祖華.試論物理演示實驗教學(xué)的二次開發(fā)[J].中小學(xué)教師培訓(xùn)，2010（1）：52-53.

[3]周鵬.幾個簡單效果顯著的課堂演示實驗[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（6）：38-39.endprint