演示設(shè)計(jì)，構(gòu)建創(chuàng)新型物理課堂

李同偉

物理學(xué)以自然生活中的各種現(xiàn)象作為闡釋世界的依據(jù)，用不斷發(fā)展的科學(xué)觀對各種規(guī)律作出定義和解答。物理實(shí)驗(yàn)常常被作為演示設(shè)計(jì)的對象，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是從現(xiàn)實(shí)生活中抽象出來的模型，對于解釋生活中的疑難問題以及啟迪思維具有直觀的作用。而課堂上的實(shí)驗(yàn)演示，有助于讓學(xué)生從視覺形象上了解到物理規(guī)律的奇妙，也可以使其從思維的層次了解事實(shí)與想象的差距，對于啟迪學(xué)生探索物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維有著重要的意義。

一、對比實(shí)驗(yàn)，激發(fā)思維

物理實(shí)驗(yàn)中，常常會存在一些與個人原有的思想觀念相左的物理規(guī)律的影子，當(dāng)這種實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)在大家眼中時，大家會對這種與認(rèn)知極為迥異的現(xiàn)象感到萬分驚訝，從而激發(fā)學(xué)生探索真理的求知欲。實(shí)驗(yàn)演示的過程本身就充滿了很多可待探索的地方，學(xué)生帶著自己的疑問進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推測和揣摩，然后實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示的出乎意料、色彩繽紛、由靜到動等現(xiàn)象會帶來比理論教學(xué)更加深刻的思維體驗(yàn)和濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。

例如，在進(jìn)行“小球擺動”的物理實(shí)驗(yàn)時，不采用常規(guī)的支架進(jìn)行單調(diào)的單擺演示，而采用師生互動的方式進(jìn)行現(xiàn)場演示。教師讓一名學(xué)生到實(shí)驗(yàn)臺前將小球拉起到一定角度后，放在緊挨教師的鼻尖側(cè)，然后放手，小球自然擺動，當(dāng)小球擺到另一側(cè)然后再擺回來的時候，有的學(xué)生提醒教師趕緊移動一下，不要還在原來的位置，幾個學(xué)生的驚呼聲中，小球并未碰到教師的鼻子就落了下來，而且幅度也逐漸地越擺越小，回到了原來的位置。

為了講解“力的合成”的原理，教師讓兩個學(xué)生從一條結(jié)實(shí)的細(xì)繩子的兩端分別用力，在繩子中央掛了一本比較厚的書，并讓同學(xué)們預(yù)先估計(jì)結(jié)果。在大家的期待中，繩子中間一點(diǎn)點(diǎn)往上走，到了一個點(diǎn)后，就再也無法上升。

在生活中，可能會碰到與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻與生活中各種現(xiàn)象給人留下的印象卻截然相反，這種科學(xué)與現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)之間的極大落差，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)知識時更加用心，也激發(fā)了其探索物理、創(chuàng)新思想的創(chuàng)造欲，這就是對比實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)所在。

二、情景實(shí)驗(yàn)，誘導(dǎo)思維

情景實(shí)驗(yàn)，是指在學(xué)習(xí)陌生理論或較難理解的知識點(diǎn)時，采用生動形象的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行直觀的演示，演示過程中可以發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律呈現(xiàn)的清晰脈絡(luò)，從而達(dá)到梳理知識，建立知識模型的教學(xué)目的。情景實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要添入能夠激發(fā)學(xué)生興趣，誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)積極性的元素。難點(diǎn)在于，如何將知識點(diǎn)與情景巧妙地結(jié)合起來，讓學(xué)生不知不覺地探知真理的秘密，在情景中產(chǎn)生思維的火花。

例如，在進(jìn)行“平拋運(yùn)動”研究時，可以設(shè)計(jì)這樣一個游戲，讓學(xué)生進(jìn)行小象射擊游戲，兩個學(xué)生相距2米。開始時一個學(xué)生要固定畫有小象的靶子，然后由另一個學(xué)生從設(shè)定的距離處開槍，結(jié)果每一槍都沒能打中，有的學(xué)生不服氣，嘗試了幾次，發(fā)現(xiàn)結(jié)果都是一樣的。然后教師讓執(zhí)靶的學(xué)生放在另一學(xué)生開槍的時候也松開靶，結(jié)果每一次都恰好打中了靶子，幾個學(xué)生的射擊基本上都得到了滿分。

進(jìn)行課本的學(xué)習(xí)后，很多學(xué)生主動站起來闡釋了為何槍靶射擊中會出現(xiàn)那樣奇怪的現(xiàn)象，大家都理解了其中所蘊(yùn)含的兩種運(yùn)動的合成，然后學(xué)生對這個游戲進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了多種不同角度的射擊，然后將靶子設(shè)立了不同的角度區(qū)，大家發(fā)現(xiàn)根據(jù)物理原理設(shè)計(jì)的新游戲自由度大大提高，可玩性也大大提高了。

通過情景實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，學(xué)生不僅對課本的原理進(jìn)行了深刻的理解，而且情景游戲帶來的刺激大大地滿足了學(xué)生的興趣，還誘導(dǎo)其對不同角度的平拋運(yùn)動進(jìn)行了研究，達(dá)到了舉一反三的教育目的。

三、類比實(shí)驗(yàn)，啟迪思維

類比實(shí)驗(yàn)，是指通過某一類具有相同或相似性質(zhì)或原理的物理規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)的方式放在一起進(jìn)行類比，將物理規(guī)律直觀地呈現(xiàn)出來，通過視覺、觸覺等體感，親身感受實(shí)驗(yàn)所傳達(dá)的物理規(guī)律的奧妙。類比實(shí)驗(yàn)一般都采取生活中的情景進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模擬，讓學(xué)生直接地感受新舊知識之間的差異，然后啟迪其積極地進(jìn)行知識的探索，通過觸感與知識之間的聯(lián)想，可以充分理解知識，對知識的記憶也愈益深刻。

例如，在進(jìn)行“力的分解”教學(xué)時，可以通過采用類比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行思維的啟迪。如圖所示，學(xué)生對于甲圖中的細(xì)線的受力分析常常會停留在只有重力的主觀印象中，直觀的觀察卻只注意到了桿下的一段，未能注意到桿上繩子的受力情況。然后教師讓學(xué)生進(jìn)行右圖所示的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對力的直接的感受，幾個學(xué)生在點(diǎn)點(diǎn)的疼痛感和手指不自主地彎曲中感受到了該拉力的作用方向，并非只是向下的，也有向左的作用力。

對于在類比實(shí)驗(yàn)中學(xué)生實(shí)際感受到的與自己先入為主的印象相左的物理知識，讓學(xué)生真正地理解了力的分解的物理規(guī)律，從而啟迪學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)分析和認(rèn)真探索的精神，建立破舊立新的創(chuàng)造欲。

綜上所述，在高中的物理課堂中進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的演示設(shè)計(jì)，對于讓學(xué)生高效地掌握物理知識以及認(rèn)識物理規(guī)律起到了良好的效果。通過三類物理實(shí)驗(yàn)的演示設(shè)計(jì)，讓學(xué)生的思維在現(xiàn)實(shí)與科學(xué)的思潮中激蕩起智慧的火花，激發(fā)其探索與創(chuàng)造的欲望。