用“實驗法”導入物理課堂上的幾點應用

馬志忠

實驗是物理學的苺礎，是培養(yǎng)學生觀察、動手、思維能力的重要手段，是完成教學活動必不可少的環(huán)節(jié)。實驗在中學物理教學中占有重要位置。因此，物理實驗在物理教學特別重要，有效地用實驗導入，可以激發(fā)學生興趣，提高教學效率。所謂的"實驗導入"指的是運用實驗導入新課。它是課堂教學以實驗為開端，與一切有目的的行為一樣，良好的開端具有十分重要的意義。

實驗導入是物理課堂導入的最主要的方法。筆者在教學實踐中主要采用了以下一些方法，現(xiàn)舉例說明，與同行討論、交流。

1.驚奇現(xiàn)象導入法

這是一種相當普遍的實驗導入方法。利用學生意想不到的奇特現(xiàn)象，喚起學生的注意，引起學生思考，從而產生強烈的求知欲望而導入新課。

例1：大氣壓強——試管上升實驗導入。

在一大試管中灌滿水，然后插入一小試管，倒置過來，當把手移開后，會產生什么現(xiàn)象？小試管會上升，松手后學生驚訝不己。從而激發(fā)了學生強烈的學習興趣。

2.黑箱導入法

所謂"黑箱"是指內部結構和機制不清楚的系統(tǒng)，可以通過輸入某種信息，從獲得的輸出信息中推斷該系統(tǒng)的可能結構模式和機制。這種研究方法就稱之為"黑箱方法"利用它創(chuàng)造的神秘感可以喚起學生的高度注意和積極思維，同時可以使學生得到科學方法的訓練。

例2：動能——勢能相互轉化-魔筒導入。

這是一只金屬圓筒，稱之為"魔筒"，我把它沿臺面滾出去，看一看會有什么現(xiàn)象發(fā)生？演示后學生奇怪，滾出去的圓筒還會滾回來，而且還反復地滾來滾原來筒里曲，有二根橡皮筋中間拴著一個重物（如圖）。為什么這樣的結構就會產生這種奇特的運動？在運動過程中能量是怎樣轉換的？學習了下面的課題，這些問題就不難解決。

3.解決實問題和實驗競賽導入法

創(chuàng)設一種解決實際問題的情境或者以雙方競賽來解決某一實阽問題的形式導入新課，往往也能產生很好的效果。

例3：兩力的合成，拉健身彈簧導入。

黑板前掛了一只鏈身拉力器，請一位同學上來拉彈簧的下端把手，要求拉到黑板上劃線的位置（請一位力氣小的女同學，沒能拉到位）。這位同學費了很人的力氣，但沒能完成任務。誰能來幫她一把？（實驗：兩位小同學共同用力把彈簧拉到了線下）。哪位同學能獨立地把彈簧拉到線下？（上來一位同學完成）。這位同學的力氣不小，一個人就頂上了兩個小同學的力氣。換句話說，把彈簧拉到線下，他所施的力與兩個小同學共同施力的效果相同當一個力的作用效果和兩個力的作用效果相同時，物理學上就把這個力叫做另兩個力的合力。由于實際問題中一個物體往往受多個力的作用，從效果上用一個力來代替幾個力，就會使問題得到簡化，因此求合力是很有意義的。本節(jié)課我們就來研究一種最簡單的情況一求同一直線上的兩個力的合力。

4.實驗復習導入法

利用實驗復習，既可以創(chuàng)造一種直觀的環(huán)境，又可以較好地起到承上啟下的作用。

例4：阿基米德原理——復習浮力實驗導入。

上節(jié)課我們學習了浮力的概念。請問，我們是怎樣證明下沉的物體受到浮力的？（取出實驗裝置，回憶實驗過程）。當我們把重物從空氣中像電視慢動作一樣地逐步放入水中，想一想，物體受到的浮力是怎樣變化的？由此猜想一下浮力與什么因素有關。（演示、觀察、回答：隨著深度的增大而增加）。按照你們的說法，也就是浮力的大小與物體所處的深度有關，是嗎？請再看一遍演示。當物體浸沒水中后，浮力就不再改變，顯然不能認為浮力與深度有關。那么，在上述的實驗中，除了深度改變外，還有什么因素在改變呢？物體浸入水下的部分在改變。未浸入時浮力為零，隨著浸入的部分變大，浮力也就變大；完全浸沒以后，浸入的部分不再改變，浮力的大小也就不變。二千多年前，阿基米德為完成皇帝交給他的任務——辨別皇冠的真?zhèn)慰嗫嗨妓?，當他洗澡的時候，無意中發(fā)現(xiàn)浴缸的水被溢出時，猛然想起了身體入水部分的體積跟排開的水的體積相等，他欣喜若狂地喊到："我想出了，我想出了！"從這里我們能得到什么啟發(fā)嗎？一浮力與物體排開水的體積，或者說，與排水量有關，下面我們就用實驗來研究這個問題。

實驗導入的類型很多，同一個課題可以有許多不同的導入方法。選擇的依據(jù)主耍足教學內容的特點和學生的情況。一般在學單元開始時或課題比較平直，可以考慮選擇趣味性較強的演示法和故事法；如果學生存在著較頑固的錯誤概念，就需要選擇能激起強烈思維沖突的方法：如果課題與前面所學知識的聯(lián)系性較強，而學生的準備知識又不足，則選擇復習導入的方法：應用性較強的課題，多引用聯(lián)系實的方法；對年齡較小的學生，可多用競賽的方法。

實驗導入的基本結構大體是：創(chuàng)設實驗情境——激發(fā)思維沖突一明確學習目標——鋪設達標階梯。

4.1 在導入階段創(chuàng)設實驗情境，提供新穎、奇特、驚險、多變的現(xiàn)象，配合教師生動的語言、抑揚頓錯的語調及運用其它對比鮮明的教學媒體，能夠很好地喚起學生的無意注意，激發(fā)學生的直覺興趣，佝更重要的是，要依靠所創(chuàng)設的實驗情境的內容和教師的引導將學生的無意注意轉變?yōu)榇嬉庾⒁狻Ｔ鰪娙の缎缘耐緩接袃蓷l：一是選擇趣味性強的實驗；二是巧妙設計實驗教學程序，運用語言的藝術魅力，激其情乂引其疑。

4.2 激發(fā)認知沖突，這足保持學生有意注意、激勵學習動機最有效的途徑。當新奇生動的現(xiàn)象出乎學生的意料之外時，好奇的心理驅使他們積極地思索，但不一定能趨向于教學的目標，也不一定會產生劇烈的認知沖突。需耍教師精心地引導和組織，及時地抓住學生閃現(xiàn)出來的認知矛盾，掀起思維沖突的狂瀾，使學生產生渴望解決問題，又感到僅用自己現(xiàn)有的知識無法解決問題的心理矛盾。這可以說是決定導入階段成敗最關鍵的一環(huán)，特別是那些學生存在頑固的前科學概念的問題。例如，學生中普遍存在"力是維持物體運動的原因"的觀點，它是形成牛頓第一運動定律教學難點的根源。因此在該課題的教學中，應設法讓學生的錯誤觀點暴露出來，再加以擊破。

4.3 明確目的，建立聯(lián)系，這是導入定向的重要環(huán)節(jié)。在激起思維沖突以后，應當使學生明確學習的目標和解決問題的途徑。

當然，這些導入的環(huán)節(jié)，并不是死板的模式，可以靈活多變地加以應用。在應用實驗獲得足夠的感性認識的基礎上，教師要指導學生探索物理規(guī)律，根據(jù)建立物理規(guī)律的思維過程和學生的認知特點，選擇適當?shù)膶嶒瀸?，對感性材料進行思維加工，認識研究對象、現(xiàn)象之間的本質的、必然的聯(lián)系，概括出物理規(guī)律。這樣在有利于激發(fā)學生興趣，提高教學效率。許多情況下，導入結構并非都是截然分開的四段"而且不同的整體課堂結構，要求有不同的導入結構。在導入階段，可以有側重地完成某一、二項任務，而其它的任務放在展開的階段完成。