演示設計，構建創新型物理課堂

李同偉

物理學以自然生活中的各種現象作為闡釋世界的依據，用不斷發展的科學觀對各種規律作出定義和解答。物理實驗常常被作為演示設計的對象，因為實驗是從現實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。而課堂上的實驗演示，有助于讓學生從視覺形象上了解到物理規律的奇妙，也可以使其從思維的層次了解事實與想象的差距，對于啟迪學生探索物理規律，培養學生的創新思維有著重要的意義。

一、對比實驗，激發思維

物理實驗中，常常會存在一些與個人原有的思想觀念相左的物理規律的影子，當這種實驗呈現在大家眼中時，大家會對這種與認知極為迥異的現象感到萬分驚訝，從而激發學生探索真理的求知欲。實驗演示的過程本身就充滿了很多可待探索的地方，學生帶著自己的疑問進行實驗結果的推測和揣摩，然后實驗結果展示的出乎意料、色彩繽紛、由靜到動等現象會帶來比理論教學更加深刻的思維體驗和濃厚的學習氛圍。

例如，在進行“小球擺動”的物理實驗時，不采用常規的支架進行單調的單擺演示，而采用師生互動的方式進行現場演示。教師讓一名學生到實驗臺前將小球拉起到一定角度后，放在緊挨教師的鼻尖側，然后放手，小球自然擺動，當小球擺到另一側然后再擺回來的時候，有的學生提醒教師趕緊移動一下，不要還在原來的位置，幾個學生的驚呼聲中，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，教師讓兩個學生從一條結實的細繩子的兩端分別用力，在繩子中央掛了一本比較厚的書，并讓同學們預先估計結果。在大家的期待中，繩子中間一點點往上走，到了一個點后，就再也無法上升。

在生活中，可能會碰到與實驗相關的現象，實驗結果卻與生活中各種現象給人留下的印象卻截然相反，這種科學與現實經驗之間的極大落差，使得學生在學習知識時更加用心，也激發了其探索物理、創新思想的創造欲，這就是對比實驗的優點所在。

二、情景實驗，誘導思維

情景實驗，是指在學習陌生理論或較難理解的知識點時，采用生動形象的實驗進行直觀的演示，演示過程中可以發現物理規律呈現的清晰脈絡，從而達到梳理知識，建立知識模型的教學目的。情景實驗的重點在于實驗設計中要添入能夠激發學生興趣，誘導學生進行自我學習，增強學習積極性的元素。難點在于，如何將知識點與情景巧妙地結合起來，讓學生不知不覺地探知真理的秘密，在情景中產生思維的火花。

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

進行課本的學習后，很多學生主動站起來闡釋了為何槍靶射擊中會出現那樣奇怪的現象，大家都理解了其中所蘊含的兩種運動的合成，然后學生對這個游戲進行了改進，設計了多種不同角度的射擊，然后將靶子設立了不同的角度區，大家發現根據物理原理設計的新游戲自由度大大提高，可玩性也大大提高了。

通過情景實驗的教學，學生不僅對課本的原理進行了深刻的理解，而且情景游戲帶來的刺激大大地滿足了學生的興趣，還誘導其對不同角度的平拋運動進行了研究，達到了舉一反三的教育目的。

三、類比實驗，啟迪思維

類比實驗，是指通過某一類具有相同或相似性質或原理的物理規律，通過實驗的方式放在一起進行類比，將物理規律直觀地呈現出來，通過視覺、觸覺等體感，親身感受實驗所傳達的物理規律的奧妙。類比實驗一般都采取生活中的情景進行現實模擬，讓學生直接地感受新舊知識之間的差異，然后啟迪其積極地進行知識的探索，通過觸感與知識之間的聯想，可以充分理解知識，對知識的記憶也愈益深刻。

例如，在進行“力的分解”教學時，可以通過采用類比實驗來進行思維的啟迪。如圖所示，學生對于甲圖中的細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。然后教師讓學生進行右圖所示的實驗，進行對力的直接的感受，幾個學生在點點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。

對于在類比實驗中學生實際感受到的與自己先入為主的印象相左的物理知識，讓學生真正地理解了力的分解的物理規律，從而啟迪學生思維，培養學生科學分析和認真探索的精神，建立破舊立新的創造欲。

綜上所述，在高中的物理課堂中進行物理實驗的演示設計，對于讓學生高效地掌握物理知識以及認識物理規律起到了良好的效果。通過三類物理實驗的演示設計，讓學生的思維在現實與科學的思潮中激蕩起智慧的火花，激發其探索與創造的欲望。