赏析名师赛中的创新实验

沈辉

(南通市通州区海晏中学 江苏 南通 226334)

2009年11月26日至30日，由中国教育学会物理教学专业委员会和数字电视考试在线频道联合举办的“首届全国中学物理教学名师赛”在北京市昌平区举行．笔者观摩了初中组选手的赛课．各位选手精心雕琢教学细节，巧妙设计创新实验，所营造的引人入胜的导入、形象直观地展开和韵味无穷的结课给笔者留下深刻印象.

1 迫不及待—— 创新实验激发“探究欲”

思维始于惊奇和疑问；惊奇和疑问始于认知失衡．因而教师在导入时应通过精心设疑，制造悬念，迅速激发学生的认知冲突，使学生心理处于“心求通而未达，口欲言而未能”的认知失衡状态，从而开启学生内驱力的闸门.好的导入虽似蜻蜓点水，却能引人入胜.且看诸名师是如何借助创新实验让物理教学“闪亮登场”的.

【案例1】 “魔术环”

在“通电螺线管的磁场”引课中，来自河南省实验中学的张老师演示了“魔术环”实验．

实验器材：小磁环(周围粘一圈羽毛)，黑布，通电螺线管电路(隐藏).

引导步骤：

(1)张老师取出小磁环，对学生说她学了一个魔术.当她用手给小磁环“施加魔法”后，小磁环会飞起来.

(2)张老师把小磁环套在柱子上(柱子下罩着黑布)，左手伸开，掌心对准小磁环“施加魔法”.果然，随着她左手一起一落，小磁环也跟着一起一落.学生立即争论不休.有的说：“黑布下面有磁铁.”有的说：“不对，如果是磁铁，上去后怎么还会下来？”

赏析：由于电磁学较为抽象，学生这方面的生活经验较少，因而电磁学引课很难“出彩”.然而张老师在这里却独辟蹊径，通过简单的魔术表演营造了神秘的氛围，瞬间调动起学生与生俱来的“探密”心理，迅速激起学生思维冲突的浪花.

【案例2】 “天女散花”

在“流体的压强与流速的关系”引课中，来自四川省绵阳市科学城一中的刘老师演示了“天女散花”实验．

实验器材：一堆泡沫颗粒，一根波纹软管.

引导步骤：

(1)刘老师在桌上放一堆泡沫颗粒，用一根波纹软管竖直放在泡沫颗粒上方，然后问学生：“我想让泡沫颗粒从下口升上去，通过管子从上口跑出来，大家有什么办法？”

(2)学生提出用嘴吸，刘老师指出吸有危险性，可能会把泡沫颗粒吸进气管.接着告诉学生，她将用另一种方法去实现．

(3)刘老师将波纹软管竖放在泡沫颗粒上方，问学生：“泡沫颗粒上来了吗？”(没有)

(4)刘老师左手将波纹软管下口固定在泡沫颗粒上，右手很慢地摇动波纹软管上口，问：“泡沫颗粒上来了吗？”(没有)

(5)刘老师左手将波纹软管下口固定在泡沫颗粒上，右手很快地摇动波纹软管上口，只见泡沫颗粒从上口源源不断飞散出来.学生瞠目结舌.

赏析：诚如麦克斯韦所言：“一项演示实验使用的材料越简单，学生就越熟悉，就越想彻底获得所验证的结果．这种实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比．”这里刘老师用最简单最平常的日常用品，创造了最省时却又最神奇的引入效果——三言两语佯诱常识，一静一动匪夷所思.

【案例3】 “吸大”气球

在“大气压强”引课中，来自辽宁省丹东市第六中学的倪老师演示了“吸大”气球的实验．

实验器材：2个相同的去盖空矿泉水瓶 ，2个相同的气球.

引导步骤：

(1)倪老师把两个气球分别塞入两个空矿泉水瓶中，气球口反扣于瓶口．

(2)请班上肺活量最大的学生上来吹其中的一个气球，结果该生涨红了脸都没有把气球吹大.

(3)倪老师吹另一个气球，居然吹大了.更奇怪的是，他的嘴离开瓶口后，气球口敞开着气球竟没有瘪掉.学生大惑不解．

(4)倪老师向学生解释，原来他用的那个空矿泉水瓶有个机关——瓶底有个小孔.气球吹大后，他悄悄用手指堵住了小孔.(学生若有所悟)接着他移开手指，只见气球慢慢变小．(学生惊讶不已)

(5)倪老师告诉学生，他还能把气球“吸大”.然后他用嘴在小孔处吸气，气球果然大了.(学生目瞪口呆)

赏析：这里倪老师通过两组对比实验轻松地激发了学生的“探究欲”．

一是学生与老师的对比.一方面营造戏剧氛围，另一方面让学生清晰地意识到瓶内外都存在空气，都对“吹气球”效果有影响.

二是“吹不大”气球和“吸大”气球与“吹大”气球的对比.“吹大”气球符合学生的认知结构；但在瓶内居然“吹不大”，学生就感到困惑，更让学生大跌眼镜的是，气球在瓶内竟然能够在球皮的外面被“吸大”.

正是这种递进式认知冲突的创设，让学生产生强烈的探究欲望.

2 拾级而上——创新实验巧置“脚手架”

教学中的难点，即是新内容与学生已有认知水平之间存在较大落差.这种落差已越出了学生思维的最近发展区，因而学生处于“跳一跳，摘不到”的窘境.深度分析这个落差，精心搭建合适的“脚手架”，让学生拾级而上展开探究正是物理教学艺术性之所在．好的铺垫看似闲来之笔，却能令人茅塞顿开.

且看名师是如何借助创新实验让教学难点“迎刃而解”的.

【案例4】 “杯水破袋”

在“探究液体压强与哪些因素有关”一课中，很多学生受固体压力知识负迁移的影响，定势地认为液体产生的压力等于液体的重力.且看来自云南省昆明市第一中学的陈老师是如何通过演示实验破解学生这种错误前概念的.

实验器材：保鲜袋1个，染红的水1杯，塑料软管1根，玻璃瓶(上下端开口)1个.

引导步骤：

(1)陈老师先将一杯染红的水倒入保鲜袋，问学生：“保鲜袋破了吗？”(没有)

(2)陈老师将水倒回杯中，把保鲜袋套在软管上，并将下部扎紧.将玻璃瓶下端与软管的上端相连，请一学生上来将杯中的水全倒入玻璃瓶(瓶中保留一定量水).问学生：“保鲜袋破了吗？”(没有)

(3)陈老师请学生站在凳子上举高软管，只听“哗”的一声，保鲜袋破了.

赏析：这里陈老师稍加变通，就将著名的“帕斯卡裂桶实验”鲜活地搬进了课堂.该实验在学生头脑中留下鲜明的印迹，从而修正了学生头脑中错误的前概念.

【案例5】 “雾中飞车”

在“流体的压强与流速”一课中，如何向学生解释清楚流线型小汽车上方的空气流速大于下方是一大难点.

且看来自河北省石家庄市第二十八中学的王老师是如何通过演示实验为学生搭建“脚手架”的.

实验器材：空气清新剂，流线型小汽车模型，支架.

引导步骤：

(1)王老师设问，要研究空气的压强与空气流速的关系，我们必须看到气流；气流能看见吗？(不能)那得借助于小液滴(空气清新剂).喷空气清新剂(学生清晰地看到“气流”)．

(2)王老师将流线型小汽车模型固定，用空气清新剂对着车头向车后水平喷射．问学生看到什么了？(气流分两路通过了汽车上下表面)此步骤着重观察分流．

(3)王老师重复步骤(2)，请学生认真观察，气流通过汽车后继续向车后流动的整体效果与没有汽车遮挡的步骤(1)相比是否发生改变？(没有)此步骤着重观察分流后合并气流的走势没有变化.

赏析：解释流线型小汽车上方的空气流速大于下方的唯一事实基点就是气流通过汽车后继续向车后流动的整体效果没有因汽车的遮挡而发生改变.气流经汽车分流后，汽车上方的空气流速大于下方的流速，汇合后合并的气流走势与没有汽车遮挡时一样.王老师利用丁达尔效应和相对运动巧置实验，让学生清晰直观地看到了这一点，从而很好地在学生脑海中构建起相应的思维模型.

【案例6】 “巧判风向”

在“磁场”一课的教学中，如何创建合适的情境，引导学生探究看不见摸不着的磁场是一大难题.

且看来自吉林大学附中的王老师是如何通过演示实验为学生铺设“最近发展区”的.

实验器材：电吹风机3只，循环风实验装置(图1)，布条若干，小磁针，小木棒.

引导步骤：

(1)演示：小磁针静止时指南北．

(2)演示：小木棒拨动小磁针，小磁针方向改变了．

(3)演示：用嘴吹小磁针，小磁针方向改变了．

(4)演示：把小磁针放回桌面(桌面暗藏条形磁铁)，小磁针静止时竟然不再指向南北.请学生推测原因后给出磁场定义．

(5)请学生用手靠近磁铁，问有感觉吗？如何来研究看不见、摸不着的磁场？

先看我们是如何研究气流的？

(6)用电吹风机口朝下“吹风”，问学生风向？(都认为向下)看见了吗？(没有)如何显现？(用纸片、布条)

(7)演示：用布条显示，布条竟然向上飘.(揭示刚才看到的电吹风机没工作，桌面暗藏的小风扇在向上吹风)指出，研究问题不能光凭想象.

(8)如图1，长方体纸箱正面挖成一个椭圆形大孔(内衬风道)，打开暗藏在纸箱一角的电吹风机，纸箱就吹鼓起了.问学生里面吹的什么风？如何才能看到？(学生提议在椭圆四周插上一圈布条显示)

(9)插上一圈布条后，请学生根据布条飘动方向来判断风向.(循环风，圈风)请学生上黑板画出风是怎么吹的？(学生上来画了一个椭圆，下面的学生建议用箭头标明风向)问学生：刚才纸箱内真的吹出一些带箭头的线了吗？(没有)但是你们却用这样的线和箭头来表示风，有什么好处？(形象、直观，能够表示出各点风的方向)给这个线取个名吧.(风向线)

(10)小结：风能够对布条施加力的作用.我们可根据布条被风作用的情况，推测风的情况.同样道理，磁场能够对小磁针施加力的作用，可根据小磁针被磁场作用的情况，推测磁场的情况.(展示“循环风实验装置”反面，请一位学生上来探究，其余学生展开分组探究)

图1 循环风实验装置

赏析：苏霍姆林斯基说：“教给学生借助已有知识去获取知识、解决问题，这是最高的教学技巧所在”．这里王老师创造性地借助“循环风实验装置”调动和整合了学生已有的生活经验，为学生探究磁场开辟了“最近发展区”.受此范例的迁移启发，学生利用类比思维就能轻车熟路地探究原本极为抽象的条形磁铁周围的磁场.

3 余音绕梁——创新实验引燃“创造欲”

好的结课应留下悬念，诱发兴趣，引起遐想，使学生保持旺盛的求知欲望和浓厚的学习兴趣，从而取得“课虽了而趣无穷，思未尽想再探”的效果．好的结课应是旧惑方解却又新疑顿生.

且看名师是如何借助创新实验让课外探究“韵味无穷”的.

【案例7】 “神奇圆白菜”

在“磁场”一课结课时，来自吉林大学附中的王老师是这样引导学生课后探究地磁场的.

实验器材：小磁针，圆白菜(内藏条形磁铁).

引导步骤：

(1)小磁针静止时指南北；小磁针靠近条形磁铁后受磁力作用不再指南北；小磁针离开条形磁铁后静止时又指向南北．难道小磁针自己静止时非得指南北吗？是不是有一个新的磁场对它施加力的作用，迫使它一定要指向南北？

(2)我在长春做这个实验小磁针静止时指南北，在北京做实验小磁针也指南北，在世界各地做实验小磁针都指南北．请你们想一想，如果有一个磁场对这个小磁针产生作用，这个磁场应该来自何方？(地球)

(3)到北京，我发现了一颗神奇圆白菜.(演示)当我把小磁针放在圆白菜的不同部位时，小磁针静止时N极总是指向圆白菜的头顶，是什么原因呢？这个圆白菜就送给大家，希望大家课后结合课本后面的地磁场内容进行探究.

赏析：这里王老师用圆白菜类比地球，制造悬念、诱发兴趣、引起遐想，很好地拉动了课外探究的人气指数.

【案例8】 “发明浮力秤”

在“浮力”一课中，来自重庆育才中学的阮老师在引出“称重法” 测浮力后，及时分析“称重法”的缺点，提出改进设想，然后引导学生非常巧妙地将弹簧测力计改进成了浮力秤.接着阮老师顺势引导，为学生的课外探究埋下伏笔．

实验器材：弹簧测力计，刻度贴纸.

引导步骤：

(1)学生实验：利用称重法测浮力．

(2)设问：你们测了几个力得到浮力的？能否直接测量浮力？下面我们通过改造弹簧测力计的刻度盘，看看能否直接测量浮力？

(3)演示：物体未浸入水中时，拉力等于重力等于4.6 N，此时浮力为多少?(0 N)物体浸入水中后，拉力等于4.2 N，此时浮力为多少?(0.4 N)

(4)设问：同学们仔细观察，如果指针上移一格，就代表拉力____.(减小一格)也就代表浮力____.(增大一格).这样看来，拉力和浮力的变化规律____.(相同)只是指针越往上走，拉力越____， (小)而浮力越____. (大)

(5)启发：这样的话，我们只须把拉力刻度复制一份，然后找准浮力零刻度，沿零刻度由下往上标数字就是浮力的示数.(阮老师用事先打印好刻度的贴纸覆盖弹簧测力计一边的刻度)

(6)启发：看来只要我们善于动脑筋，发明就在身边.当然，刚才这个浮力秤的零刻度还有待改进.挂上不同的物体，零刻度要改变.希望同学们课后做一做，更希望同学们受此启发，课后探究如何把弹簧测力计改装成密度秤.

赏析：只有想不到，没有做不到.这里阮老师创造性地引导学生轻而易举地将弹簧测力计改装成了浮力秤.实实在在让学生体验到了，只要善于开动脑筋，创造发明就在我们身边.(学生分组实验用的溢水杯就是阮老师的学生利用装橡皮泥的小桶和塑料杯拼接改装而成的)相信学生受此启发，课后探究一定会跃跃欲试.