趣談物理演示實(shí)驗(yàn)

姚 杳,梅仂盈，呂俊鵬，劉宏微

(1.東南大學(xué) a.物理學(xué)院；b.吳健雄學(xué)院，江蘇 南京 211189；2.南京師范大學(xué) 物理與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

物理專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)一直都被很多人認(rèn)為難度較大、挑戰(zhàn)度較高. 對(duì)于物理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來說，對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)、理解和把握會(huì)略顯晦澀難懂. 物理演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要手段，不僅是受眾循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要途徑，更是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更好把握物理知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié). 作為物理知識(shí)傳輸?shù)闹匾ぞ?，演示?shí)驗(yàn)可以將抽象的物理概念進(jìn)行可視化重組，從而更好地幫助學(xué)習(xí)者理解和掌握復(fù)雜理論知識(shí)中涉及的物理原理.

1 物理演示脫口秀的意義

脫口秀通常指一種廣播或電視節(jié)目，其表現(xiàn)形式為觀眾聚集在一起討論主持人提出的話題[1]. 近幾年脫口秀在中國發(fā)展迅速，逐漸發(fā)展為類似于相聲的語言藝術(shù). 一般脫口秀要求表演者具備流利的表達(dá)能力、幽默風(fēng)趣的表演風(fēng)格以及與聽眾間保持良好的互動(dòng)性.

物理演示脫口秀指將物理演示實(shí)驗(yàn)以脫口秀的形式為載體與學(xué)生互動(dòng)式教學(xué). 演示者融合脫口秀主持人的特點(diǎn)，與學(xué)生高頻互動(dòng)，利用預(yù)測(cè)、觀察、解釋(predict， observe and explain, POE)的教學(xué)策略進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的演示[2]. 在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中，脫口秀作為物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的新穎的形式深受廣大學(xué)生的喜愛. 脫口秀式的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)以知識(shí)受眾為主體，用幽默的知識(shí)傳授形式把單向知識(shí)輸出的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)檩p松愉悅的互動(dòng)式課堂教學(xué)，師生間形成良好的互動(dòng). 物理演示脫口秀關(guān)注學(xué)習(xí)者的性格特點(diǎn)和已有知識(shí)儲(chǔ)備水平，用風(fēng)趣幽默的語言、淺顯易懂的表達(dá)、靈活多變的創(chuàng)新授課賦予物理演示實(shí)驗(yàn)新的生命力，并且可推廣到大眾科普中，提升科學(xué)知識(shí)的民眾可接受程度和社會(huì)普及率.

1.1 激趣促行——提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性

在傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生常常作為受眾被灌輸所演示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為，學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過積極建構(gòu)學(xué)習(xí)新知識(shí)，而不只是被動(dòng)地接受或者照搬從教師或課本中獲得的知識(shí)[3]. 缺少思維互動(dòng)的物理演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致受眾對(duì)知識(shí)普及失去興趣. 物理演示脫口秀作為新型的科普方式將脫口秀與物理演示實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，提升了演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)性，并且改善了知識(shí)傳授過程中的學(xué)習(xí)氛圍. 它不拘泥于把受眾僅作為觀看者，增加了受眾的表達(dá)和參與機(jī)會(huì)，使枯燥無味的單向演示實(shí)驗(yàn)變成互動(dòng)式演示實(shí)驗(yàn)，達(dá)到寓教于樂、寓教于思的教學(xué)效果.

1.2 去偽存真——提高受眾的科學(xué)理性

在科技發(fā)展日新月異的時(shí)代，飛速傳播的信息在推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)也帶來了謠言和“偽科學(xué)”的傳播. 物理演示脫口秀作為“親民”的科普教育，能夠提升科普活動(dòng)對(duì)民眾的吸引力. 通過生動(dòng)形象的語言和簡(jiǎn)潔直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)普及，讓“偽科學(xué)”無處遁形，這種“接地氣”的科普方式對(duì)提升國民素質(zhì)和受眾的科學(xué)理性有著積極的促進(jìn)作用. 2016年5月30日，習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會(huì)上指出：“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置.”物理演示實(shí)驗(yàn)在科學(xué)普及中扮演重要角色，如何增強(qiáng)物理演示實(shí)驗(yàn)的民眾接受程度，從而發(fā)揮其重要作用，是科研、教育工作者應(yīng)該考慮的實(shí)際問題.

2 物理演示脫口秀的設(shè)計(jì)

演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是決定物理演示脫口秀效果的重要環(huán)節(jié). “動(dòng)腦思考”與“動(dòng)手實(shí)踐”相結(jié)合、調(diào)動(dòng)受眾的積極性是設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)需要考慮的2個(gè)重要因素. 物理演示脫口秀的設(shè)計(jì)通常包含選題、開展形式、演示方式3個(gè)主要方面. 脫口秀的設(shè)計(jì)需要遵循“3W”原則，即：Who，如何根據(jù)物理演示脫口秀的受眾來確定選題？What，物理演示脫口秀應(yīng)該采取什么樣的表現(xiàn)形式？How，如何進(jìn)行物理演示脫口秀？

2.1 物理演示脫口秀的選題——Who

研究表明，注重教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和學(xué)生三者的適配性，使教學(xué)與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平相適應(yīng)，是一種有效的促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法[3]. 物理演示實(shí)驗(yàn)的選題應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生的認(rèn)知、接受和理解的能力，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)適合觀眾的實(shí)驗(yàn). 對(duì)于3～8歲的學(xué)齡前兒童和低年級(jí)小學(xué)生來說，他們的注意力較容易分散，尚未掌握基礎(chǔ)物理概念，無法理解深層的物理知識(shí)，對(duì)枯燥無味的演示實(shí)驗(yàn)很難產(chǎn)生興趣. 因此物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)貼近于生活，其選題可以從生活中隨處可見的物理現(xiàn)象入手. 演示者應(yīng)該盡量選擇物理原理通俗易懂，現(xiàn)象有趣、直觀的實(shí)驗(yàn)，以吸引受眾的注意力，提高受眾對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣. 對(duì)于9～15歲的高年級(jí)小學(xué)生和初中生來說，他們具有一定量的物理知識(shí)儲(chǔ)備，初步形成對(duì)簡(jiǎn)單的物理模型和架構(gòu)的認(rèn)識(shí). 基于此，演示實(shí)驗(yàn)的選題可依據(jù)學(xué)生當(dāng)前所學(xué)的知識(shí)相應(yīng)設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)他們用在課堂上學(xué)到的物理知識(shí)解釋物理現(xiàn)象,解決日常生活中遇到的問題. 對(duì)于16歲以上的中學(xué)生來說，他們已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)物理知識(shí)，物理脫口秀的設(shè)計(jì)可以分階段展示復(fù)雜的物理現(xiàn)象，從而幫助他們深入理解物理學(xué)的概念. 物理演示脫口秀在提高課堂趣味性的同時(shí)也能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而提高實(shí)驗(yàn)的演示效果.

2.2 物理演示脫口秀的表現(xiàn)形式——What

傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)通常以單一的展示形式進(jìn)行演示，演示者通過單向的實(shí)驗(yàn)展示向受眾科普物理知識(shí). 改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)演示需要實(shí)現(xiàn)形式上的多樣化，要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、受眾規(guī)模和年齡特征采用不同的表現(xiàn)形式開展實(shí)驗(yàn)演示.

對(duì)于較低年齡階段的聽眾來說，可以通過木偶劇、話劇、魔術(shù)和動(dòng)畫片等形式開展實(shí)驗(yàn)演示. 在物理演示脫口秀中以故事情節(jié)貫穿，加強(qiáng)物理脫口秀的觀賞性，更能吸引小朋友們的注意力，以達(dá)到比較好的展示效果. 調(diào)查顯示，約有95%的學(xué)生認(rèn)為科普情景劇的形式比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更加深刻[4]. 除此之外，在觀眾規(guī)模比較小的演示實(shí)驗(yàn)脫口秀中也可以加入科普玩具DIY設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，將“動(dòng)腦思考”與“動(dòng)手實(shí)踐”相結(jié)合，加深受眾對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解.

對(duì)于有一定物理基礎(chǔ)的受眾來說，實(shí)驗(yàn)演示可以以小組合作、小組辯論、科普論壇等形式展開. 在演示者展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之前，讓學(xué)生開展組內(nèi)討論，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 在實(shí)驗(yàn)演示過程中，讓學(xué)生充分參與實(shí)驗(yàn)，通過合作的方式得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果. 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，讓學(xué)生開展組內(nèi)討論并嘗試解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 主動(dòng)參與的演示方式給予學(xué)生更多動(dòng)腦思考的機(jī)會(huì)和空間. 多場(chǎng)合實(shí)踐表明，學(xué)生在參與過程中，更容易主動(dòng)問出“為什么”，從而引導(dǎo)自己思考其中涉及的物理原理.

2.3 物理脫口秀的演示方法——How

在傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)中融入脫口秀元素的目的是豐富演示實(shí)驗(yàn)的展示形式以及增強(qiáng)觀眾的主動(dòng)參與性. 一場(chǎng)成功的脫口秀需要演示者有扎實(shí)的語言功底和富有張力的舞臺(tái)表現(xiàn)力，能通過輕松幽默的語言讓物理演示的過程變得輕松且愉悅. 而互動(dòng)性是脫口秀中必不可少的關(guān)鍵元素. 在傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通常作為被動(dòng)的受眾觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，缺少主動(dòng)思考. 研究結(jié)果表明，互動(dòng)性的演示或者教學(xué)往往更加有效，更能調(diào)動(dòng)受眾的參與感，提高受眾的注意力[5-6]. 脫口秀元素的引入，可以大幅增加與受眾的互動(dòng)次數(shù)，在調(diào)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)氣氛的同時(shí)使實(shí)驗(yàn)的演示更具有交互性. 為了加強(qiáng)受眾的主動(dòng)思考，演示者可以采取POE的教學(xué)策略[2]. POE在實(shí)驗(yàn)演示中的應(yīng)用主要有6個(gè)階段：

1)演示者在介紹完相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基本背景之后，在實(shí)驗(yàn)演示之前發(fā)起提問.

2)小組討論，讓受眾對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出預(yù)測(cè).

3)組間交流，討論各組預(yù)測(cè)結(jié)果的異同之處，并對(duì)其作出解釋.

4)演示者演示物理實(shí)驗(yàn)，展示現(xiàn)象.

5)組織受眾反思，對(duì)比預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

6)講解演示原理，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際情況有出入的想法做出合理解釋.

與傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)相比，POE演示方法增加小組討論、結(jié)果預(yù)測(cè)和自我反思環(huán)節(jié)，在提高受眾參與積極性的同時(shí)也給予學(xué)習(xí)者更多思考與交流的空間. 受眾對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)及與組員交流有助于拓展其思維. 受眾的獨(dú)立思考可幫助他們建立屬于自己的完整的解決問題的知識(shí)體系.

為了實(shí)現(xiàn)“動(dòng)腦思考”與“動(dòng)手實(shí)踐”相結(jié)合，可以在POE基礎(chǔ)上增加動(dòng)手參與環(huán)節(jié)，讓受眾在實(shí)踐中加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解. 除了參與到實(shí)驗(yàn)之外，還可以鼓勵(lì)受眾對(duì)原本的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展改進(jìn)，預(yù)測(cè)并驗(yàn)證改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)之間的區(qū)別并解釋原理，有助于提升受眾在主動(dòng)思考、動(dòng)手實(shí)踐、解決問題等方面的主觀能動(dòng)性.

3 部分成功的示例

3.1 隔空移物——浮沉子

本實(shí)驗(yàn)的主要受眾為物理啟蒙階段的兒童. 目的為將阿基米德原理形象具體化，引導(dǎo)受眾觀察日常生活中與浮力相關(guān)的物理現(xiàn)象.

實(shí)驗(yàn)器材盡量源于日常生活，主要有礦泉水瓶、小包番茄醬和水等. 器材簡(jiǎn)單，觀眾在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以自己進(jìn)行復(fù)現(xiàn). 圖1為實(shí)驗(yàn)中的番茄醬浮沉子示意圖和實(shí)物圖.

將番茄醬放入裝滿水的礦泉水瓶中,擰緊瓶蓋,如圖1(a)所示，輕輕擠壓瓶體，瓶中的番茄醬緩緩地下沉至如圖1(b)所示位置；進(jìn)一步增大對(duì)瓶側(cè)面的壓力，番茄醬將繼續(xù)下沉直至瓶底，如圖1(c)所示，實(shí)物圖如圖1(d)所示. 手松開瓶子，番茄醬將迅速上升到瓶的頂部，恢復(fù)到圖1(a)狀態(tài)，實(shí)物圖如圖1(e)所示.

(a) (b) (c)

(d) (e) 圖1 番茄醬浮沉子示意圖與實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，演示者可以適當(dāng)加入“魔術(shù)”“隔空移物”等演示技巧，使得瓶中的番茄醬就像被演示者用“魔法”控制，可以隨意上下浮沉. 這種情況下，觀眾的注意力會(huì)被充分吸引并迫切希望了解真相. 此時(shí)演示者可利用提問和引導(dǎo)思考的方式進(jìn)行解密，解釋其中涉及的物理知識(shí).

演示結(jié)束后，要進(jìn)行物理原理的講解與驗(yàn)證. 為了增強(qiáng)可觀測(cè)性，設(shè)計(jì)了透明滴管浮沉子，如圖2所示. 滴管為軟塑料材質(zhì)，兩端密封，管內(nèi)裝有有色液體，未裝滿液體部分為空氣，如圖2(a)所示. 演示時(shí)擠壓瓶體，壓力通過水施加到塑料滴管上，由于壓力增大，管中的空氣體積變小，觀眾觀察到管中的有色水位上升. 由于空氣體積的變小，滴管總體密度增大，當(dāng)總體密度大于水的密度時(shí)，滴管緩緩沉入瓶底，如圖2(b)所示. 可以看出自由狀態(tài)下的透明滴管中的綠色液體未達(dá)到紅線，在擠壓瓶身后綠色液體上升到紅色水位線處.

此實(shí)驗(yàn)可演變拓展，其一如圖3所示. 在2個(gè)相同的塑料滴管中封裝不同體積的有色液體，如圖3(a)所示. 演示者提問：哪個(gè)塑料滴管會(huì)先下沉？經(jīng)過思考和討論，以及演示驗(yàn)證之后，受眾可以由體積壓縮密度增加的概念拓展到空氣相對(duì)于液體更容易被壓縮，因此有色液體較少的塑料滴管總體密度增加幅度更大，該滴管會(huì)先下沉，如圖3(b)所示.

(a) (b) 圖2 透明滴管浮沉子實(shí)物圖

(a) (b) 圖3 透明滴管浮沉子對(duì)比實(shí)驗(yàn)示意圖

拓展實(shí)驗(yàn)2：利用橢圓形截面的塑料水瓶進(jìn)行反向拓展，演示初始狀態(tài)為沉于瓶底的番茄醬浮沉子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[圖4(a,b)]. 擠壓瓶體，番茄醬會(huì)從瓶底上升到頂部[圖4(c,d)]. 這與之前實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象完全相反，演示者可引導(dǎo)受眾開展原因探索與討論. 在對(duì)水瓶的底部截面進(jìn)行展示后，進(jìn)行原理講解.

(a) (b)

(c) (d) 圖4 反向浮沉子實(shí)驗(yàn)示意圖

當(dāng)沿長(zhǎng)軸方向向內(nèi)擠壓橢圓形的塑料瓶時(shí)，橢圓會(huì)向圓形轉(zhuǎn)變，番茄醬受到水的壓力會(huì)逐漸變小，番茄醬中的空氣體積增加，導(dǎo)致總密度小于水的密度，番茄醬上升.

3.2 會(huì)跳舞的聲音——振動(dòng)膜上的鏡子

實(shí)驗(yàn)原料：PVC塑料管、橡膠皮、小塊鏡子、激光筆等.

振動(dòng)膜上的鏡子實(shí)驗(yàn)示意圖如圖5(a)所示. 將橡膠皮覆蓋在塑料管的一端制作成1面簡(jiǎn)易鼓，在鼓膜上貼小塊鏡子，如圖5(b)所示. 當(dāng)激光筆產(chǎn)生的激光束照射在鏡子上時(shí)，利用反射將光斑投射到遠(yuǎn)端的屏幕上. 對(duì)著塑料管的另一端講話或者唱歌，聲波會(huì)引起鼓面的振動(dòng)，鏡面反射角度會(huì)由于鼓面振動(dòng)從而相應(yīng)變化，屏幕上的激光光斑呈現(xiàn)不同的圖案,如圖5(c)所示. 聲音頻率和音量高低的變化，都會(huì)引起反射激光圖案的變化.

(a)

(b) (c) 圖5 振動(dòng)膜上的鏡子實(shí)驗(yàn)

此實(shí)驗(yàn)將平時(shí)只能聽得到的聲音進(jìn)行了可視化，展示了“看得見的聲音”以及“音符的形狀”.

3.3 砸不碎的冰——復(fù)合材料

復(fù)合材料在日常生活中的應(yīng)用日益廣泛，從鋼筋混凝土到碳纖維復(fù)合材料等眾多新型材料被應(yīng)用于各行各業(yè). 復(fù)合材料最大的優(yōu)點(diǎn)是2種材料復(fù)合后可以達(dá)到1+1>2的效果.

利用冰箱制作2塊同樣大小的冰塊，其中一塊完全由水制成，另一塊在水中放入紙巾，水與紙巾的質(zhì)量比約為10∶1，紙巾均勻鋪在水中，制作過程如圖6所示. 冰制成后，用錘子分別敲擊2塊冰塊，如圖7所示.

圖6 砸不碎的冰的制作示意圖

圖7 砸不碎的冰實(shí)驗(yàn)示意圖

結(jié)果顯示，加入了紙巾的冰塊比普通的冰塊更為堅(jiān)固. 此實(shí)驗(yàn)可邀請(qǐng)受眾參與演示，由受眾掌錘砸冰，近距離觀察受力后冰的變化以及紙巾的作用. 在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可引導(dǎo)受眾思考，在冰受力形成裂紋后，裂紋如何傳播可使冰形成碎塊，如何阻止裂紋的傳播從而保持冰塊的完整性.

3.4 國外典型案例

融入脫口秀形式的演示實(shí)驗(yàn)展示在國外已經(jīng)成熟，Veritasium(真理元素)是由畢業(yè)于悉尼大學(xué)的物理教育學(xué)博士所創(chuàng)辦的物理科普頻道，其中包括演示實(shí)驗(yàn)類科普視頻，以此向觀眾介紹生活中常見的科學(xué)知識(shí). 自開辦以來，該頻道深受觀眾喜愛，至2020年，該頻道在全球已有715萬訂閱者. 雖然Veritasium的科普內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行傳播，但其展示形式體現(xiàn)了POE教學(xué)策略. 以視頻“三個(gè)復(fù)雜的物理問題”(3 perplexing physics problems)[7]為例，演示者以生活中常見的大瓶碳酸飲料開場(chǎng)，向觀眾介紹日常生活中常見的現(xiàn)象——當(dāng)打開被搖晃過的碳酸飲料時(shí)，瓶中的飲料會(huì)噴出來. 該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自然地引出所需討論的問題:當(dāng)搖晃久置的飲料瓶之后，瓶?jī)?nèi)的氣壓會(huì)增加、減少還是保持不變. 與傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)不同的是演示者并沒有立即給出答案，而是利用了POE的教學(xué)策略，進(jìn)入第1個(gè)P環(huán)節(jié)，讓觀眾們?cè)谟懻搮^(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)與討論. 通過主觀的判斷，絕大部分觀眾選擇了“增大”. 在觀眾完成預(yù)測(cè)討論與投票之后，演示者進(jìn)行了O環(huán)節(jié)，通過演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來展現(xiàn)結(jié)果. 演示完畢，瓶蓋上的壓力表顯示瓶中的壓力并沒有增加而是維持3大氣壓(1大氣壓等于1.01×105Pa)不變. 為了充分引導(dǎo)受眾積極思考，演示者并沒有急于給出解釋，而是將解釋環(huán)節(jié)放在視頻的末尾，給予了觀眾充足的思考與反思時(shí)間. 通過解釋環(huán)節(jié)，觀眾會(huì)意識(shí)到，之所以瓶中的氣壓沒有變化是因?yàn)橐后w中所溶解的CO2與瓶頂?shù)臍怏w處于了平衡狀態(tài)，如圖8所示.

平衡態(tài)只取決于溫度和壓強(qiáng)，因此晃動(dòng)并不會(huì)導(dǎo)致瓶中壓強(qiáng)的變化. 是什么導(dǎo)致?lián)u后的碳酸飲料噴出來呢？演示者首先打開瓶蓋，放出瓶頂壓強(qiáng)約為3大氣壓的氣體，再蓋上瓶蓋，此時(shí)瓶中上部分氣體壓強(qiáng)為1大氣壓，即打破了瓶中氣體的平衡狀態(tài). 當(dāng)搖動(dòng)飲料瓶，可以發(fā)現(xiàn)飲料瓶中的壓強(qiáng)迅速增加，使得瓶?jī)?nèi)氣壓迅速恢復(fù)到平衡時(shí)的壓強(qiáng). 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是，搖晃產(chǎn)生的微小氣泡被引入液體之中，使得CO2更加容易從液體中釋放出來，導(dǎo)致壓強(qiáng)迅速增加. 因此當(dāng)搖晃達(dá)到平衡狀態(tài)的碳酸飲料時(shí)，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)并沒有增加，然而這樣的操作卻向瓶?jī)?nèi)引入了許多微小的氣泡，它們起到了成核點(diǎn)的作用. 如果仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶壁上附著了許多微小的氣泡. 若此時(shí)打開塑料瓶，附著在瓶壁上的氣泡會(huì)由于壓力的降低而膨脹，從而推動(dòng)上方的液體，同時(shí)它們作為成核點(diǎn)也促進(jìn)了液體中溶解的CO2釋放，最終導(dǎo)致了瓶中的飲料噴出，如圖9所示.

圖8 平衡狀態(tài)下的碳酸飲料 圖9 碳酸飲料噴出

在理解了飲料噴出的原理之后，演示者也用了“逆向思維”引導(dǎo)觀眾思考“如何能防止被搖晃過的飲料被噴出”. 經(jīng)過思考，觀眾很容易就能想到如果將瓶壁上附著的氣泡去除則可以避免液體噴出. 演示者可以通過彈動(dòng)瓶壁的方法來趕走瓶壁上的氣泡，之后再擰開瓶蓋，觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn)本應(yīng)噴出的液體并沒有噴出.

利用POE 的教學(xué)策略，以網(wǎng)絡(luò)視頻為平臺(tái)，演示者通過不斷地提問來推進(jìn)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，調(diào)動(dòng)了觀眾的積極性，使觀眾即使通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的云學(xué)習(xí)，也能充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，積極思考，更加深入地理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的物理知識(shí).

4 結(jié)束語

物理演示脫口秀用豐富多樣的呈現(xiàn)形式和行之有效的教學(xué)策略，將“動(dòng)手實(shí)踐”和“動(dòng)腦思考”相結(jié)合，讓物理演示實(shí)驗(yàn)的展示更具感染力，將原本深?yuàn)W的物理知識(shí)變得通俗易懂、貼切觀眾認(rèn)知. 脫口秀中多樣化和幽默化的表現(xiàn)形式結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)展示，使得物理知識(shí)的傳播更易被接受. 其代入感較為強(qiáng)烈的演示氛圍，突破了知識(shí)傳播的年齡限制，使得受眾更為廣泛. 物理演示脫口秀高頻的互動(dòng)氛圍能夠激活每位受眾的思維，給予他們更多的思考機(jī)會(huì)和更多的創(chuàng)造空間，從而更好地達(dá)到物理普及的效果.