用“實(shí)驗(yàn)法”導(dǎo)入物理課堂上的幾點(diǎn)應(yīng)用

馬志忠

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的苺礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察、動(dòng)手、思維能力的重要手段，是完成教學(xué)活動(dòng)必不可少的環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要位置。因此，物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)特別重要，有效地用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，可以激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)效率。所謂的"實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入"指的是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課。它是課堂教學(xué)以實(shí)驗(yàn)為開(kāi)端，與一切有目的的行為一樣，良好的開(kāi)端具有十分重要的意義。

實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入是物理課堂導(dǎo)入的最主要的方法。筆者在教學(xué)實(shí)踐中主要采用了以下一些方法，現(xiàn)舉例說(shuō)明，與同行討論、交流。

1.驚奇現(xiàn)象導(dǎo)入法

這是一種相當(dāng)普遍的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入方法。利用學(xué)生意想不到的奇特現(xiàn)象，喚起學(xué)生的注意，引起學(xué)生思考，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望而導(dǎo)入新課。

例1：大氣壓強(qiáng)——試管上升實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入。

在一大試管中灌滿(mǎn)水，然后插入一小試管，倒置過(guò)來(lái)，當(dāng)把手移開(kāi)后，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？小試管會(huì)上升，松手后學(xué)生驚訝不己。從而激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。

2.黑箱導(dǎo)入法

所謂"黑箱"是指內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)制不清楚的系統(tǒng)，可以通過(guò)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(jié)構(gòu)模式和機(jī)制。這種研究方法就稱(chēng)之為"黑箱方法"利用它創(chuàng)造的神秘感可以喚起學(xué)生的高度注意和積極思維，同時(shí)可以使學(xué)生得到科學(xué)方法的訓(xùn)練。

例2：動(dòng)能——?jiǎng)菽芟嗷マD(zhuǎn)化-魔筒導(dǎo)入。

這是一只金屬圓筒，稱(chēng)之為"魔筒"，我把它沿臺(tái)面滾出去，看一看會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？演示后學(xué)生奇怪，滾出去的圓筒還會(huì)滾回來(lái)，而且還反復(fù)地滾來(lái)滾原來(lái)筒里曲，有二根橡皮筋中間拴著一個(gè)重物（如圖）。為什么這樣的結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生這種奇特的運(yùn)動(dòng)？在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量是怎樣轉(zhuǎn)換的？學(xué)習(xí)了下面的課題，這些問(wèn)題就不難解決。

3.解決實(shí)問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽導(dǎo)入法

創(chuàng)設(shè)一種解決實(shí)際問(wèn)題的情境或者以雙方競(jìng)賽來(lái)解決某一實(shí)阽問(wèn)題的形式導(dǎo)入新課，往往也能產(chǎn)生很好的效果。

例3：兩力的合成，拉健身彈簧導(dǎo)入。

黑板前掛了一只鏈身拉力器，請(qǐng)一位同學(xué)上來(lái)拉彈簧的下端把手，要求拉到黑板上劃線(xiàn)的位置（請(qǐng)一位力氣小的女同學(xué)，沒(méi)能拉到位）。這位同學(xué)費(fèi)了很人的力氣，但沒(méi)能完成任務(wù)。誰(shuí)能來(lái)幫她一把？（實(shí)驗(yàn)：兩位小同學(xué)共同用力把彈簧拉到了線(xiàn)下）。哪位同學(xué)能獨(dú)立地把彈簧拉到線(xiàn)下？（上來(lái)一位同學(xué)完成）。這位同學(xué)的力氣不小，一個(gè)人就頂上了兩個(gè)小同學(xué)的力氣。換句話(huà)說(shuō)，把彈簧拉到線(xiàn)下，他所施的力與兩個(gè)小同學(xué)共同施力的效果相同當(dāng)一個(gè)力的作用效果和兩個(gè)力的作用效果相同時(shí)，物理學(xué)上就把這個(gè)力叫做另兩個(gè)力的合力。由于實(shí)際問(wèn)題中一個(gè)物體往往受多個(gè)力的作用，從效果上用一個(gè)力來(lái)代替幾個(gè)力，就會(huì)使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，因此求合力是很有意義的。本節(jié)課我們就來(lái)研究一種最簡(jiǎn)單的情況一求同一直線(xiàn)上的兩個(gè)力的合力。

4.實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)導(dǎo)入法

利用實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，既可以創(chuàng)造一種直觀(guān)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(fù)習(xí)浮力實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入。

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了浮力的概念。請(qǐng)問(wèn)，我們是怎樣證明下沉的物體受到浮力的？（取出實(shí)驗(yàn)裝置，回憶實(shí)驗(yàn)過(guò)程）。當(dāng)我們把重物從空氣中像電視慢動(dòng)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(guān)。（演示、觀(guān)察、回答：隨著深度的增大而增加）。按照你們的說(shuō)法，也就是浮力的大小與物體所處的深度有關(guān)，是嗎？請(qǐng)?jiān)倏匆槐檠菔尽．?dāng)物體浸沒(méi)水中后，浮力就不再改變，顯然不能認(rèn)為浮力與深度有關(guān)。那么，在上述的實(shí)驗(yàn)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(shí)浮力為零，隨著浸入的部分變大，浮力也就變大；完全浸沒(méi)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(wù)——辨別皇冠的真?zhèn)慰嗫嗨妓鳎?dāng)他洗澡的時(shí)候，無(wú)意中發(fā)現(xiàn)浴缸的水被溢出時(shí)，猛然想起了身體入水部分的體積跟排開(kāi)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(kāi)水的體積，或者說(shuō)，與排水量有關(guān)，下面我們就用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入的類(lèi)型很多，同一個(gè)課題可以有許多不同的導(dǎo)入方法。選擇的依據(jù)主耍足教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和學(xué)生的情況。一般在學(xué)單元開(kāi)始時(shí)或課題比較平直，可以考慮選擇趣味性較強(qiáng)的演示法和故事法；如果學(xué)生存在著較頑固的錯(cuò)誤概念，就需要選擇能激起強(qiáng)烈思維沖突的方法：如果課題與前面所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系性較強(qiáng)，而學(xué)生的準(zhǔn)備知識(shí)又不足，則選擇復(fù)習(xí)導(dǎo)入的方法：應(yīng)用性較強(qiáng)的課題，多引用聯(lián)系實(shí)的方法；對(duì)年齡較小的學(xué)生，可多用競(jìng)賽的方法。

實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入的基本結(jié)構(gòu)大體是：創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境——激發(fā)思維沖突一明確學(xué)習(xí)目標(biāo)——鋪設(shè)達(dá)標(biāo)階梯。

4.1 在導(dǎo)入階段創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，提供新穎、奇特、驚險(xiǎn)、多變的現(xiàn)象，配合教師生動(dòng)的語(yǔ)言、抑揚(yáng)頓錯(cuò)的語(yǔ)調(diào)及運(yùn)用其它對(duì)比鮮明的教學(xué)媒體，能夠很好地喚起學(xué)生的無(wú)意注意，激發(fā)學(xué)生的直覺(jué)興趣，佝更重要的是，要依靠所創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境的內(nèi)容和教師的引導(dǎo)將學(xué)生的無(wú)意注意轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬉庾⒁狻Ｔ鰪?qiáng)趣味性的途徑有兩條：一是選擇趣味性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)；二是巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序，運(yùn)用語(yǔ)言的藝術(shù)魅力，激其情乂引其疑。

4.2 激發(fā)認(rèn)知沖突，這足保持學(xué)生有意注意、激勵(lì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)最有效的途徑。當(dāng)新奇生動(dòng)的現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時(shí)，好奇的心理驅(qū)使他們積極地思索，但不一定能趨向于教學(xué)的目標(biāo)，也不一定會(huì)產(chǎn)生劇烈的認(rèn)知沖突。需耍教師精心地引導(dǎo)和組織，及時(shí)地抓住學(xué)生閃現(xiàn)出來(lái)的認(rèn)知矛盾，掀起思維沖突的狂瀾，使學(xué)生產(chǎn)生渴望解決問(wèn)題，又感到僅用自己現(xiàn)有的知識(shí)無(wú)法解決問(wèn)題的心理矛盾。這可以說(shuō)是決定導(dǎo)入階段成敗最關(guān)鍵的一環(huán)，特別是那些學(xué)生存在頑固的前科學(xué)概念的問(wèn)題。例如，學(xué)生中普遍存在"力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因"的觀(guān)點(diǎn)，它是形成牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)難點(diǎn)的根源。因此在該課題的教學(xué)中，應(yīng)設(shè)法讓學(xué)生的錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn)暴露出來(lái)，再加以擊破。

4.3 明確目的，建立聯(lián)系，這是導(dǎo)入定向的重要環(huán)節(jié)。在激起思維沖突以后，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和解決問(wèn)題的途徑。

當(dāng)然，這些導(dǎo)入的環(huán)節(jié)，并不是死板的模式，可以靈活多變地加以應(yīng)用。在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)獲得足夠的感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，教師要指導(dǎo)學(xué)生探索物理規(guī)律，根據(jù)建立物理規(guī)律的思維過(guò)程和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)導(dǎo)入，對(duì)感性材料進(jìn)行思維加工，認(rèn)識(shí)研究對(duì)象、現(xiàn)象之間的本質(zhì)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(xué)生興趣，提高教學(xué)效率。許多情況下，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)并非都是截然分開(kāi)的四段"而且不同的整體課堂結(jié)構(gòu)，要求有不同的導(dǎo)入結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)入階段，可以有側(cè)重地完成某一、二項(xiàng)任務(wù)，而其它的任務(wù)放在展開(kāi)的階段完成。