巧設演示實驗突破思維難點お

柯厚紅

為了幫助學生鞏固所學，活化有關知識和技能，同時也為了幫助學生提升思維能力，促使其科學方法的形成，高中物理教學中會安排一些習題課.然而，教學實踐卻發現，習題課以做題講題為主，容量極大，因此整個課堂呈現出氣氛壓抑、學生疲于應付的場景，在這樣的教學環境下，學生學習效率較低，他們對習題課產生排斥心理，教師也感到習題課越來越難上.筆者在教學中，將演示實驗巧妙融入習題教學，將抽象、枯燥的物理習題以具體而生動的形式呈現出來，突破習題教學的難點，收效較好.

1以鮮活的實驗現象活躍課堂氣氛，激活學生思維

習題課主要是促使學生對已學內容進行進一步的認識，學生會因為缺乏新鮮感而感到枯燥乏味，這也直接導致了習題課氣氛壓抑，學生思維趨于停滯的原因，這也是習題課效率難以提升的原因所在，因此教師必須要優化教學設計，依托于物理習題，創設鮮活的物理認知情境，在活躍課堂氛圍的同時，也充分激活學生的思維，進行恰當的物理實驗就是一個有效的手段.

例題中國武術中有“四兩撥千斤”的巧妙功夫，生活中我們也可以做這樣一個巧妙的實驗“一指斷鐵絲”：取兩根較長的木條，中間通過鉸鏈將其連接，構成人字形支架，再選用兩個硬木塊加工成L型底座，并在其拐角處墊上鐵片，下端釘上掛鉤，如圖1所示組裝之后，將鐵絲掛在掛鉤上，用手指下壓人字形支架的上端，鐵絲立即被拉斷，請解釋其中的物理原理.

分析上述問題是幫助學生理解“力的分解”而進行設計的.教學過程中，如果教師只是就題論題，引導學生從力的分解出發，結合平行四邊形法則畫出力的分解示意圖，并通過幾何關系進行討論，問題自然迎刃而解，但是學生也就是明白了這個題目怎么處理，力的分解起到怎樣的作用，效果僅此而已.

實驗設計筆者認為例題的題設條件本身就是一個現成的實驗，在實際教學中，教師就應該將相關器材搬到教室（如圖2所示），引導學生自己進行實驗操作，具體進行時，可以分成兩步：第一次按照題目中原始情境，選用較長鐵絲，使人字形支架的頂角盡量大于160°，演示出“一指斷鐵絲”的場景，在學生對情境有所認識之后，引導學生從平行四邊形法則的角度來解答本題；第二次給學生提供較短的鐵絲，使得人字形支架的頂角在90°左右，再讓學生用力下壓鉸鏈，鐵絲卻沒有被拉斷，這是學生的問題意識被激活：為什么前后兩次實驗結果不一樣呢？教師啟發學生在思考和討論中完善有關內容的認知.

2以具體的實驗現象突破學生認識誤區，提升思維品質

學生處理習題時，往往會從自己的知識經驗和思維習慣出發來分析并解決問題，這樣的處理方式帶有濃重的感性色彩，有時他們的經驗認知與問題相符，則相應的處理會引導他們得出正確的結果；如果學生的經驗是不相符的，就會導致認知的負遷移，在一定程度上干擾他們對問題的處理和能力的提升.面對這一情形，筆者認為，結合習題設計相應的實驗，可以幫助學生突破認知誤區，以全新的視角來審視問題，進而幫助學生將感性認知提升到理性的高度，讓他們在探究問題本質的同時，提升自我的思維品質.

例題如圖3所示，將一個鐵塊放置于長木板上，現將木板的一端緩慢抬起，請問該過程中鐵塊所受摩擦力的大小會發生怎樣的變化

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A.摩擦力隨著木板傾角θ的增大而減小

B.摩擦力隨著木板傾角θ的增大而增大

C.隨著木板傾角θ的增大，摩擦力先減小后增大

D.隨著木板傾角θ的增大，摩擦力先增大后減小

分析學生在處理本題時，會出現兩類思維誤區：一是始終將摩擦力定位為靜摩擦力，則隨著傾角θ的增大，鐵塊下滑趨勢愈發明顯，則靜摩擦力越來越多，選擇B項；二是隨意套用滑動摩擦力的計算公式 ，認為傾角變大的過程中鐵塊與木板間的擠壓減小，因此摩擦力減小，選擇A項.這兩種錯誤的根源在于學生沒有用發展的目光來看待物理過程，亦或他們對相關物理情境缺乏直觀的認知，使得他們對某些結論或公式進行機械化的套用，甚至是濫用.因此教師在有關問題處理時，不僅僅要糾正學生對問題解答的錯誤，更要轉變學生分析問題的基本觀念，引導他們糾正處理問題的思維習慣.

實驗設計教師可以通過實驗將相似的情境呈現出來，引發學生經驗與實驗場景的認知沖突，促使他們自發地形成正確的認識.實驗的操作很簡便，教師可這樣來啟發學生進行實驗：“請同學們幫我來設計一個演示實驗，用什么來代替木板，用什么來代替鐵塊，請就地取材？”上述提醒只需點到為止，學生很快就有了思路：有的學生將自己的板凳面板當做長木板，用文具盒當做鐵塊，逐漸抬起一端，進而演示相關現象；也有學生用文具盒代替木板，將一塊橡皮放在上面類比為鐵塊；……學生的思維一旦被打開，他們的想法可謂是層出不窮，通過實驗，他們很快明確了物理過程——傾角逐漸變大的過程中，鐵塊起先與木板相對靜止，即鐵塊受到靜摩擦力；后階段鐵塊下滑，即鐵塊受到滑動摩擦力，因此結論應該是D.通過實驗的操作，學生不僅找到正確的答案，而且他們在對實驗的體驗過程中也發現，不同的物品卻演示出相同的實驗結果，讓他們又一次感悟到物理規律的普適性.

總之，習題課教學過程中，教師巧妙地設計演示實驗，靈活創設物理情境，有助于形成輕松活潑的課堂氛圍，并能有效激活學生的思維，大幅降低問題處理的難度，進而避免物理教學陷入題海戰術的泥淖.