賞析名師賽中的創(chuàng)新實驗

沈輝

(南通市通州區(qū)海晏中學 江蘇 南通 226334)

2009年11月26日至30日，由中國教育學會物理教學專業(yè)委員會和數(shù)字電視考試在線頻道聯(lián)合舉辦的“首屆全國中學物理教學名師賽”在北京市昌平區(qū)舉行．筆者觀摩了初中組選手的賽課．各位選手精心雕琢教學細節(jié)，巧妙設計創(chuàng)新實驗，所營造的引人入勝的導入、形象直觀地展開和韻味無窮的結(jié)課給筆者留下深刻印象.

1 迫不及待—— 創(chuàng)新實驗激發(fā)“探究欲”

思維始于驚奇和疑問；驚奇和疑問始于認知失衡．因而教師在導入時應通過精心設疑，制造懸念，迅速激發(fā)學生的認知沖突，使學生心理處于“心求通而未達，口欲言而未能”的認知失衡狀態(tài)，從而開啟學生內(nèi)驅(qū)力的閘門.好的導入雖似蜻蜓點水，卻能引人入勝.且看諸名師是如何借助創(chuàng)新實驗讓物理教學“閃亮登場”的.

【案例1】 “魔術環(huán)”

在“通電螺線管的磁場”引課中，來自河南省實驗中學的張老師演示了“魔術環(huán)”實驗．

實驗器材：小磁環(huán)(周圍粘一圈羽毛)，黑布，通電螺線管電路(隱藏).

引導步驟：

(1)張老師取出小磁環(huán)，對學生說她學了一個魔術.當她用手給小磁環(huán)“施加魔法”后，小磁環(huán)會飛起來.

(2)張老師把小磁環(huán)套在柱子上(柱子下罩著黑布)，左手伸開，掌心對準小磁環(huán)“施加魔法”.果然，隨著她左手一起一落，小磁環(huán)也跟著一起一落.學生立即爭論不休.有的說：“黑布下面有磁鐵.”有的說：“不對，如果是磁鐵，上去后怎么還會下來？”

賞析：由于電磁學較為抽象，學生這方面的生活經(jīng)驗較少，因而電磁學引課很難“出彩”.然而張老師在這里卻獨辟蹊徑，通過簡單的魔術表演營造了神秘的氛圍，瞬間調(diào)動起學生與生俱來的“探密”心理，迅速激起學生思維沖突的浪花.

【案例2】 “天女散花”

在“流體的壓強與流速的關系”引課中，來自四川省綿陽市科學城一中的劉老師演示了“天女散花”實驗．

實驗器材：一堆泡沫顆粒，一根波紋軟管.

引導步驟：

(1)劉老師在桌上放一堆泡沫顆粒，用一根波紋軟管豎直放在泡沫顆粒上方，然后問學生：“我想讓泡沫顆粒從下口升上去，通過管子從上口跑出來，大家有什么辦法？”

(2)學生提出用嘴吸，劉老師指出吸有危險性，可能會把泡沫顆粒吸進氣管.接著告訴學生，她將用另一種方法去實現(xiàn)．

(3)劉老師將波紋軟管豎放在泡沫顆粒上方，問學生：“泡沫顆粒上來了嗎？”(沒有)

(4)劉老師左手將波紋軟管下口固定在泡沫顆粒上，右手很慢地搖動波紋軟管上口，問：“泡沫顆粒上來了嗎？”(沒有)

(5)劉老師左手將波紋軟管下口固定在泡沫顆粒上，右手很快地搖動波紋軟管上口，只見泡沫顆粒從上口源源不斷飛散出來.學生瞠目結(jié)舌.

賞析：誠如麥克斯韋所言：“一項演示實驗使用的材料越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底獲得所驗證的結(jié)果．這種實驗的教育價值往往與儀器的復雜程度成反比．”這里劉老師用最簡單最平常的日常用品，創(chuàng)造了最省時卻又最神奇的引入效果——三言兩語佯誘常識，一靜一動匪夷所思.

【案例3】 “吸大”氣球

在“大氣壓強”引課中，來自遼寧省丹東市第六中學的倪老師演示了“吸大”氣球的實驗．

實驗器材：2個相同的去蓋空礦泉水瓶 ，2個相同的氣球.

引導步驟：

(1)倪老師把兩個氣球分別塞入兩個空礦泉水瓶中，氣球口反扣于瓶口．

(2)請班上肺活量最大的學生上來吹其中的一個氣球，結(jié)果該生漲紅了臉都沒有把氣球吹大.

(3)倪老師吹另一個氣球，居然吹大了.更奇怪的是，他的嘴離開瓶口后，氣球口敞開著氣球竟沒有癟掉.學生大惑不解．

(4)倪老師向?qū)W生解釋，原來他用的那個空礦泉水瓶有個機關——瓶底有個小孔.氣球吹大后，他悄悄用手指堵住了小孔.(學生若有所悟)接著他移開手指，只見氣球慢慢變?。?學生驚訝不已)

(5)倪老師告訴學生，他還能把氣球“吸大”.然后他用嘴在小孔處吸氣，氣球果然大了.(學生目瞪口呆)

賞析：這里倪老師通過兩組對比實驗輕松地激發(fā)了學生的“探究欲”．

一是學生與老師的對比.一方面營造戲劇氛圍，另一方面讓學生清晰地意識到瓶內(nèi)外都存在空氣，都對“吹氣球”效果有影響.

二是“吹不大”氣球和“吸大”氣球與“吹大”氣球的對比.“吹大”氣球符合學生的認知結(jié)構；但在瓶內(nèi)居然“吹不大”，學生就感到困惑，更讓學生大跌眼鏡的是，氣球在瓶內(nèi)竟然能夠在球皮的外面被“吸大”.

正是這種遞進式認知沖突的創(chuàng)設，讓學生產(chǎn)生強烈的探究欲望.

2 拾級而上——創(chuàng)新實驗巧置“腳手架”

教學中的難點，即是新內(nèi)容與學生已有認知水平之間存在較大落差.這種落差已越出了學生思維的最近發(fā)展區(qū)，因而學生處于“跳一跳，摘不到”的窘境.深度分析這個落差，精心搭建合適的“腳手架”，讓學生拾級而上展開探究正是物理教學藝術性之所在．好的鋪墊看似閑來之筆，卻能令人茅塞頓開.

且看名師是如何借助創(chuàng)新實驗讓教學難點“迎刃而解”的.

【案例4】 “杯水破袋”

在“探究液體壓強與哪些因素有關”一課中，很多學生受固體壓力知識負遷移的影響，定勢地認為液體產(chǎn)生的壓力等于液體的重力.且看來自云南省昆明市第一中學的陳老師是如何通過演示實驗破解學生這種錯誤前概念的.

實驗器材：保鮮袋1個，染紅的水1杯，塑料軟管1根，玻璃瓶(上下端開口)1個.

引導步驟：

(1)陳老師先將一杯染紅的水倒入保鮮袋，問學生：“保鮮袋破了嗎？”(沒有)

(2)陳老師將水倒回杯中，把保鮮袋套在軟管上，并將下部扎緊.將玻璃瓶下端與軟管的上端相連，請一學生上來將杯中的水全倒入玻璃瓶(瓶中保留一定量水).問學生：“保鮮袋破了嗎？”(沒有)

(3)陳老師請學生站在凳子上舉高軟管，只聽“嘩”的一聲，保鮮袋破了.

賞析：這里陳老師稍加變通，就將著名的“帕斯卡裂桶實驗”鮮活地搬進了課堂.該實驗在學生頭腦中留下鮮明的印跡，從而修正了學生頭腦中錯誤的前概念.

【案例5】 “霧中飛車”

在“流體的壓強與流速”一課中，如何向?qū)W生解釋清楚流線型小汽車上方的空氣流速大于下方是一大難點.

且看來自河北省石家莊市第二十八中學的王老師是如何通過演示實驗為學生搭建“腳手架”的.

實驗器材：空氣清新劑，流線型小汽車模型，支架.

引導步驟：

(1)王老師設問，要研究空氣的壓強與空氣流速的關系，我們必須看到氣流；氣流能看見嗎？(不能)那得借助于小液滴(空氣清新劑).噴空氣清新劑(學生清晰地看到“氣流”)．

(2)王老師將流線型小汽車模型固定，用空氣清新劑對著車頭向車后水平噴射．問學生看到什么了？(氣流分兩路通過了汽車上下表面)此步驟著重觀察分流．

(3)王老師重復步驟(2)，請學生認真觀察，氣流通過汽車后繼續(xù)向車后流動的整體效果與沒有汽車遮擋的步驟(1)相比是否發(fā)生改變？(沒有)此步驟著重觀察分流后合并氣流的走勢沒有變化.

賞析：解釋流線型小汽車上方的空氣流速大于下方的唯一事實基點就是氣流通過汽車后繼續(xù)向車后流動的整體效果沒有因汽車的遮擋而發(fā)生改變.氣流經(jīng)汽車分流后，汽車上方的空氣流速大于下方的流速，匯合后合并的氣流走勢與沒有汽車遮擋時一樣.王老師利用丁達爾效應和相對運動巧置實驗，讓學生清晰直觀地看到了這一點，從而很好地在學生腦海中構建起相應的思維模型.

【案例6】 “巧判風向”

在“磁場”一課的教學中，如何創(chuàng)建合適的情境，引導學生探究看不見摸不著的磁場是一大難題.

且看來自吉林大學附中的王老師是如何通過演示實驗為學生鋪設“最近發(fā)展區(qū)”的.

實驗器材：電吹風機3只，循環(huán)風實驗裝置(圖1)，布條若干，小磁針，小木棒.

引導步驟：

(1)演示：小磁針靜止時指南北．

(2)演示：小木棒撥動小磁針，小磁針方向改變了．

(3)演示：用嘴吹小磁針，小磁針方向改變了．

(4)演示：把小磁針放回桌面(桌面暗藏條形磁鐵)，小磁針靜止時竟然不再指向南北.請學生推測原因后給出磁場定義．

(5)請學生用手靠近磁鐵，問有感覺嗎？如何來研究看不見、摸不著的磁場？

先看我們是如何研究氣流的？

(6)用電吹風機口朝下“吹風”，問學生風向？(都認為向下)看見了嗎？(沒有)如何顯現(xiàn)？(用紙片、布條)

(7)演示：用布條顯示，布條竟然向上飄.(揭示剛才看到的電吹風機沒工作，桌面暗藏的小風扇在向上吹風)指出，研究問題不能光憑想象.

(8)如圖1，長方體紙箱正面挖成一個橢圓形大孔(內(nèi)襯風道)，打開暗藏在紙箱一角的電吹風機，紙箱就吹鼓起了.問學生里面吹的什么風？如何才能看到？(學生提議在橢圓四周插上一圈布條顯示)

(9)插上一圈布條后，請學生根據(jù)布條飄動方向來判斷風向.(循環(huán)風，圈風)請學生上黑板畫出風是怎么吹的？(學生上來畫了一個橢圓，下面的學生建議用箭頭標明風向)問學生：剛才紙箱內(nèi)真的吹出一些帶箭頭的線了嗎？(沒有)但是你們卻用這樣的線和箭頭來表示風，有什么好處？(形象、直觀，能夠表示出各點風的方向)給這個線取個名吧.(風向線)

(10)小結(jié)：風能夠?qū)Σ紬l施加力的作用.我們可根據(jù)布條被風作用的情況，推測風的情況.同樣道理，磁場能夠?qū)π〈裴樖┘恿Φ淖饔?，可根?jù)小磁針被磁場作用的情況，推測磁場的情況.(展示“循環(huán)風實驗裝置”反面，請一位學生上來探究，其余學生展開分組探究)

圖1 循環(huán)風實驗裝置

賞析：蘇霍姆林斯基說：“教給學生借助已有知識去獲取知識、解決問題，這是最高的教學技巧所在”．這里王老師創(chuàng)造性地借助“循環(huán)風實驗裝置”調(diào)動和整合了學生已有的生活經(jīng)驗，為學生探究磁場開辟了“最近發(fā)展區(qū)”.受此范例的遷移啟發(fā)，學生利用類比思維就能輕車熟路地探究原本極為抽象的條形磁鐵周圍的磁場.

3 余音繞梁——創(chuàng)新實驗引燃“創(chuàng)造欲”

好的結(jié)課應留下懸念，誘發(fā)興趣，引起遐想，使學生保持旺盛的求知欲望和濃厚的學習興趣，從而取得“課雖了而趣無窮，思未盡想再探”的效果．好的結(jié)課應是舊惑方解卻又新疑頓生.

且看名師是如何借助創(chuàng)新實驗讓課外探究“韻味無窮”的.

【案例7】 “神奇圓白菜”

在“磁場”一課結(jié)課時，來自吉林大學附中的王老師是這樣引導學生課后探究地磁場的.

實驗器材：小磁針，圓白菜(內(nèi)藏條形磁鐵).

引導步驟：

(1)小磁針靜止時指南北；小磁針靠近條形磁鐵后受磁力作用不再指南北；小磁針離開條形磁鐵后靜止時又指向南北．難道小磁針自己靜止時非得指南北嗎？是不是有一個新的磁場對它施加力的作用，迫使它一定要指向南北？

(2)我在長春做這個實驗小磁針靜止時指南北，在北京做實驗小磁針也指南北，在世界各地做實驗小磁針都指南北．請你們想一想，如果有一個磁場對這個小磁針產(chǎn)生作用，這個磁場應該來自何方？(地球)

(3)到北京，我發(fā)現(xiàn)了一顆神奇圓白菜.(演示)當我把小磁針放在圓白菜的不同部位時，小磁針靜止時N極總是指向圓白菜的頭頂，是什么原因呢？這個圓白菜就送給大家，希望大家課后結(jié)合課本后面的地磁場內(nèi)容進行探究.

賞析：這里王老師用圓白菜類比地球，制造懸念、誘發(fā)興趣、引起遐想，很好地拉動了課外探究的人氣指數(shù).

【案例8】 “發(fā)明浮力秤”

在“浮力”一課中，來自重慶育才中學的阮老師在引出“稱重法” 測浮力后，及時分析“稱重法”的缺點，提出改進設想，然后引導學生非常巧妙地將彈簧測力計改進成了浮力秤.接著阮老師順勢引導，為學生的課外探究埋下伏筆．

實驗器材：彈簧測力計，刻度貼紙.

引導步驟：

(1)學生實驗：利用稱重法測浮力．

(2)設問：你們測了幾個力得到浮力的？能否直接測量浮力？下面我們通過改造彈簧測力計的刻度盤，看看能否直接測量浮力？

(3)演示：物體未浸入水中時，拉力等于重力等于4.6 N，此時浮力為多少?(0 N)物體浸入水中后，拉力等于4.2 N，此時浮力為多少?(0.4 N)

(4)設問：同學們仔細觀察，如果指針上移一格，就代表拉力____.(減小一格)也就代表浮力____.(增大一格).這樣看來，拉力和浮力的變化規(guī)律____.(相同)只是指針越往上走，拉力越____， (小)而浮力越____. (大)

(5)啟發(fā)：這樣的話，我們只須把拉力刻度復制一份，然后找準浮力零刻度，沿零刻度由下往上標數(shù)字就是浮力的示數(shù).(阮老師用事先打印好刻度的貼紙覆蓋彈簧測力計一邊的刻度)

(6)啟發(fā)：看來只要我們善于動腦筋，發(fā)明就在身邊.當然，剛才這個浮力秤的零刻度還有待改進.掛上不同的物體，零刻度要改變.希望同學們課后做一做，更希望同學們受此啟發(fā)，課后探究如何把彈簧測力計改裝成密度秤.

賞析：只有想不到，沒有做不到.這里阮老師創(chuàng)造性地引導學生輕而易舉地將彈簧測力計改裝成了浮力秤.實實在在讓學生體驗到了，只要善于開動腦筋，創(chuàng)造發(fā)明就在我們身邊.(學生分組實驗用的溢水杯就是阮老師的學生利用裝橡皮泥的小桶和塑料杯拼接改裝而成的)相信學生受此啟發(fā)，課后探究一定會躍躍欲試.