以“魔術般實驗道具”創設懸疑性教學情境

【摘 要】探討制作類、探究類、知識拓展類、思維技巧類四種科普探究學習課程的課堂教學，提出針對不同的課堂教學類型，設計不同的“實驗道具”來創設懸疑性的教學情境，提高學生的學習熱情。

【關鍵詞】“魔術般實驗道具” 懸疑性 教學情境

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）02B-0081-02

高爾基說：“驚奇是了解的開端和引向認識的途徑。” 愛因斯坦也說：“妨礙青年人用驚奇的心情去觀看世界的那種學校教育，完全不是通向科學的陽光大道。”著名心理學家皮亞杰在其兒童認知發展的研究中，曾提出一個適當新穎的原則，他認為呈現給學生的材料和主體過去的經驗既要有一定的聯系，又要足夠新穎，能產生不協調和沖突，這樣才能引起好奇心，激發認識興趣，啟迪思維。在日常的課堂教學實踐中，精心設計懸疑性的實驗“道具”和文化背景，提供與教材緊密聯系的新奇有趣的材料，會收到出乎意料的效果。筆者利用開設科普探究學習課程的形式，對如何設計、自制、利用“魔術般實驗道具”與文化背景，創設懸疑性的教學情境作了一定的探索。科普探究學習課程的課堂教學活動，主要以制作類、探究類課、知識拓展類、思維技巧類的形式來進行開設，針對不同的課堂教學類型，筆者精心設計了不同的“實驗道具”來創設懸疑性的教學情境。

一、制作類課堂教學

制作類課堂的實驗設計主旨在于：內容主體應與中學物理主課聯系相對緊密，是主課知識的進一步延伸，又帶有新鮮、奇特的特點，也符合這一年齡段的學生活潑好動、喜歡動手的性格特征。在“實驗道具”的設計上，筆者采用了“蠟雕”、“點水成冰”等學習主題。

例如，在制作類課堂實驗材料的選取上，采用學生較為熟悉的蠟和醋酸鈉。在“蠟雕”學習主題的實驗內容的處理上，利用蠟熔點低與凝固點較高的特性，將融化的蠟液緩慢倒入水中，蠟液將會凝固成千奇百怪、多姿多彩的“太湖石”。而在“點水成冰”的學習主題中，利用過飽和的醋酸鈉，只要觸碰到同類質的“晶核”，就會從該處起迅速結晶——與自然界中的結冰現象非常相似的特性，設計了一個魔幻般的情境——在教師手指的輕觸下，清澈透明的“水”迅速結成了“冰塊”。

事實上，在課堂的開始，只要向學生展示教師事先所做出的成品——晶瑩剔透的蠟質“太湖石”，或是向學生們展示“點水成冰”的特異功能（先隱瞞液體的名稱）——只要手指輕觸，就可以使得一杯“清澈透明的水”迅速結冰，學生們能夠清楚地看到液面上的一粒米粒大小的冰晶迅速向液體的內部擴展一個冰球，最終到整個液體凝結成固體時，魔術般反常識的實驗效果使得學生的所有思維和情緒都被迅速地調動起來，集中在同一個問題上——為什么會這樣？懸疑性的情境將學生探究的欲望極大地激發出來了。

實踐表明，這些課堂的實驗設計是行之有效的。并且，制作類課堂既可以幫助學生從不同的角度深化主課的基本知識，又有助于學生拓寬知識面，激發學習興趣，實現向學習活動主體角色的轉化。

二、探究類課堂教學

探究類課堂的設計主旨在于：不脫離學生中學階段的知識基礎，又從科普課程的設計理念出發，用靈活新穎的課堂教學形式設計出懸疑的問題情境，讓學生學習如何提出猜想，自主設計實驗，尋找制作適用的實驗器材，最終驗證原初設想，從而深化、貫通對基礎知識的理解，從中也得到寶貴的探究學習的經驗。這也是“培養學生良好的科學素養”的有效形式。

在探究類課堂教學中，筆者設計了這樣的問題——“運動的動蛋碰上靜止的雞蛋，在相同的條件下，哪個會破？”“為什么熒光燈管可以被徒手點亮？”“民間傳說熱雞蛋能退燒拔毒，是迷信？還是有科學依據的？如何證明？”中學時代是有夢想的時代，也是創造條件讓學生去追夢的重要時期，這類課堂教學如果得到良好的實施，會給學生留下深刻的印象，引導學生形成良好的學習行為。

例如，在“為什么熒光燈管可以被徒手點亮”的課堂設計中，“熒光燈工作原理”的講授在教學中是一個難點：自感電壓使燈絲受熱發射電子，電子與光管內汞原子發生碰撞產生紫外光，紫外線照射燈管內壁上的熒光粉激發出可見光。但這些工作過程都被不透明的熒光粉掩蓋在燈管內部，無法觀察。因此，難以給學生帶來深刻的感性認識。

而筆者在日常教學中發現，把熒光燈管靠近點亮的輝光球時，人體在接觸光管時造成的靜電電壓差，使光管能夠在不接交流電的情況下只憑借“雙手的接觸發亮”，營造出 “徒手點亮燈管” 這個神奇有趣的現象。

因此，筆者自制了一個魔術箱式的教學用具：將輝光球放置在不透光的箱子中作為隱藏條件，手持一根熒光燈管作為道具，用輝光球工作時形成的靜電點電場，以及人體在接觸光管時造成的靜電電壓差，使光管能夠在不接交流電的情況下只憑借“雙手的接觸發亮”，營造出“徒手點亮燈管”這個神奇有趣的現象。再利用外壁敷涂熒光粉的紫外線燈，以及外接靜電高壓裝置來“不接電、點亮紫外線燈”，簡明扼要地揭示出熒光燈的工作原理。并通過輝光球能夠點亮燈管這一方式，也很好地展示點電場的場強分布原理。

三、知識拓展類課堂教學

知識拓展類課堂教學以圍繞著主課的某個知識點，向外拓展各種實驗，這些實驗的主題結合社會熱點、科學謎案、生活樂趣，既有助于學生深化基礎知識的理解，又有助于學生提高分析、思考社會生活中種種問題和現象、辨別真偽的能力，實現學以致用，讓學生感受物理學知識與現實生活的密切聯系以及在現實生活中的重要意義，幫助學生促進物理學基礎知識的內化，激發學生對科學探索的興趣。

在知識拓展類課堂教學中（如液氮的知識），筆者設計了在課堂中與學生一起暢談“人類的永生”。當話題延展到致力研究延長人類壽命及人體冷凍法的 “人體冷凍協會”時，展示實驗“液氮急速凍死的金魚能在溫水中復活”。談及液氮的低溫特性時，展示“液氮改變材料性質”、“液氮使鮮花綻放”、“手浸液氮”、用液氮制作“瘋狂冰激凌”等實驗，結合現實社會的文化背景，既生動有趣，又拓展了學生的知識面。

四、思維技巧類課堂教學

思維技巧類課堂教學目的是培養學生靈活運用物理學基礎知識，運用邏輯與實證相結合的方法，進行邏輯思維，培養邏輯推理的思辨能力。該類課堂教學或構思巧妙，比如可以扮演福爾摩斯，通過層層分析和推理，解開某一現象（如讓學生解開水的多重面貌、多種性能和功用）；或可延展到非常規條件下，引導學生進行邏輯思維和推理，比如在失重條件下，水的物理性能是否會發生改變，又會呈現出哪些與地球環境下所不同的現象，人類是否可以利用這些獨特的條件下的獨特現象，等等。

在該類課堂教學中，筆者結合了一些社會熱點作為課程設置的文化背景，例如“氣功”、“特異功能”、“水真的都知道嗎？”等風靡一時的社會熱點或現象，引導學生去偽求真，學習掌握科學的思辨精神，達到將所學知識遷移應用的效果。

在進行了科普探究學習課程的實踐后，針對課堂效果對學生進行問卷調查，得出的結論如下：一是實踐制作類課程深受學生歡迎，例如“永生是否能實現”（液氮）一課學生給予很高評價。二是最受歡迎的文化背景類教學內容，學生評價：展現了特異實驗現象、解說了科學文化案例，內容神奇有趣，不僅擁有學術性，而且兼備娛樂性。三是學生希望有更多能夠動手實踐的課程。四是學生希望再加入多些類似于“液氮冰淇淋”類型的瘋狂美食內容，因為這些內容展示了物理科學與日常生活的奇妙聯系，生動有趣。五是學生反映希望能夠加入更多的討論和直接參與性的環節。六是學生認為課堂風格風趣幽默，學習過程不枯燥（這說明課程的形式能夠適應學生的年齡、心智等方面的特點和需要）。

世界充滿了無窮的奧秘，科學又是如此的美麗，令人著迷。教師應基于學生現有的知識基礎與社會現實，嘗試建構出一種探究式的懸疑性教學情境，讓學生在紛繁復雜的原理、公式的應用與轉換之外，尋找到科學的魅力，讓學生在搜尋、激辯、尋找真相中體驗著“發現”的樂趣，并樂此不疲。

（責編 盧 海）