須雪忠

(浙江省杭州第四中學(xué),浙江杭州 310018)

課堂演示實(shí)驗(yàn)是教師結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容,用演示的方法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué),使學(xué)生獲得生動的感性認(rèn)識,更好地理解和掌握物理概念和規(guī)律,同時也可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析綜合能力及邏輯思維能力.隨著課程改革的深入,演示實(shí)驗(yàn)已從課堂教學(xué)的輔助手段轉(zhuǎn)變?yōu)樨灤┱麄€教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景、探索物理規(guī)律的主要手段,因此,演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及相應(yīng)方法策略的選擇對于提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量可謂舉足輕重.“欲擒故縱法”便是筆者在課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用的行之有效的教學(xué)方法與策略.

“欲擒故縱”的哲理源頭可追溯到《老子》36章:“將欲歙之,必固張之;將欲弱之,必固強(qiáng)之;將欲廢之,必固興之;將欲奪之,必固與之.”又《鬼谷子?謀篇》:“去之者縱之,縱之者乘之”.中國軍事史上成功運(yùn)用此計(jì),并對此計(jì)的定名有重大影響的,是諸葛亮率蜀軍遠(yuǎn)征南蠻時七擒七縱蠻王孟獲.對諸葛亮來說,七擒七縱皆手段,而目的只有一個:但服其心.該策略運(yùn)用于教學(xué)則是指教師在掌握學(xué)生原有知識結(jié)構(gòu)中的缺陷與不足,或認(rèn)知學(xué)生前概念中的錯誤認(rèn)識的前提下,通過巧妙設(shè)計(jì)問題與欲擒故縱的演示,引發(fā)認(rèn)知沖突,從而激起學(xué)生興趣,產(chǎn)生認(rèn)知需求.成功運(yùn)用此法不僅需要教師課前有充分的學(xué)情了解,還要針對學(xué)情與教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟,以及從“縱之”到“擒之”的問題鏈.當(dāng)然,“縱”與“擒”亦只是手段,創(chuàng)設(shè)引人入勝的學(xué)習(xí)情境,促成學(xué)生主動學(xué)習(xí)才是本策略的根本目的.本文結(jié)合具體案例談?wù)劰P者在課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是如何實(shí)施這一教學(xué)策略的.

教學(xué)案例1 落體運(yùn)動的研究

在研究落體運(yùn)動時,可圍繞物體下落快慢與所受重力大小無關(guān)這一難點(diǎn)設(shè)計(jì)如下一組實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)(1):鐵片(或錢幣)與小紙片從同一高度同時下落,可看到鐵片下落得快;(由于“重的物體下落快”這一生活經(jīng)驗(yàn)存在于大多數(shù)學(xué)生的頭腦中,因此安排實(shí)驗(yàn)(1),讓學(xué)生觀察到“重的物體下落快”的現(xiàn)象,暴露學(xué)生原有的錯誤觀點(diǎn),欲擒故縱.)

實(shí)驗(yàn)(2):將小紙片揉成紙團(tuán)再與鐵片從同一高度同時下落,可看到兩者幾乎同時落地;(師:小紙片揉成紙團(tuán)后,重量變嗎?生:不變!師:那為什么紙片揉成紙團(tuán)后就下落得快了呢?投石激波.)

實(shí)驗(yàn)(3):大紙片與小紙片揉成的紙團(tuán)從同一高度同時下落,可看到輕的小紙團(tuán)下落得快;(咦,怎么輕的物體下落反而快了呢?!學(xué)生驚訝不已.通過強(qiáng)烈的對比,激發(fā)起了學(xué)生探究的動機(jī),促使學(xué)生積極地思考,從而主動跳出“物體下落快慢與重力相關(guān)”的思維怪圈,去分析現(xiàn)象背后的本質(zhì)——空氣阻力的影響.再通過對空氣阻力的分析,讓學(xué)生意識到正是空氣阻力的影響使得落體運(yùn)動變得異常復(fù)雜,一時難以看清問題的本質(zhì),從而啟發(fā)學(xué)生從簡單入手,抓住主要因素重力,忽略、排除次要因素空氣阻力,進(jìn)而引出實(shí)驗(yàn)(4).

實(shí)驗(yàn)(4):錢毛管實(shí)驗(yàn),可以看到在真空環(huán)境下,錢幣和羽毛同時落地.(使學(xué)生建立起“忽略空氣阻力時,同一地點(diǎn)任何物體下落快慢都相同”的觀點(diǎn).)

上述演示實(shí)驗(yàn)各具目的、有機(jī)結(jié)合:實(shí)驗(yàn)(1)欲擒故縱、引出錯誤,實(shí)驗(yàn)(2)提出問題、引起思考,實(shí)驗(yàn)(3)強(qiáng)烈對比、激活思維,深入分析、揭示本質(zhì),實(shí)驗(yàn)(4)解決問題、得出結(jié)論,一環(huán)緊扣一環(huán),層層深入,把學(xué)生由對現(xiàn)象的感性認(rèn)識逐步引向?qū)Ρ举|(zhì)的理性認(rèn)識.

教學(xué)案例 2 “力的分解”課題引入

進(jìn)行“力的分解”一課教學(xué)時,可設(shè)計(jì)如下的演示實(shí)驗(yàn):用細(xì)線系住一重錘,留出兩個線端,教師有意設(shè)問:“用一根線提與用兩根線提相比,哪一種情況線更容易斷?”學(xué)生會不假思索地回答:“用一根線提!”(暴露學(xué)生前概念中源于生活經(jīng)驗(yàn)的錯誤認(rèn)識.)然后教師不動聲色地用一根線顫顫巍巍地提起了重物,故意舉得高一些,學(xué)生的心跟著懸了起來(強(qiáng)化前概念,欲擒故縱).接下來再用兩根線穩(wěn)穩(wěn)地提起重物(學(xué)生的心放了下來,臉上露出輕松的表情),接著緩緩地增大兩根線之間的夾角……突然間線斷了!猝不及防的學(xué)生異口同聲地發(fā)出了“啊!”的驚訝聲.思維自疑問和驚奇開始(亞里士多德語),這時教師可不失時機(jī)地提出如下問題:“怎么兩根線提反而斷了呢?一開始就斷嗎?什么時候開始斷?為什么會斷?”學(xué)生產(chǎn)生了強(qiáng)烈的思維沖突,進(jìn)入了“心求通而未得,口欲言而未能”的憤悱狀態(tài),為進(jìn)一步學(xué)習(xí)新知識蓄足了氣勢.

教學(xué)案例3 “閉合電路歐姆定律”課題引入

進(jìn)行“閉合電路的歐姆定律”一課教學(xué)時,可安排如下實(shí)驗(yàn)設(shè)置懸念:先用伏特表直接測量兩個不同電源兩極間的電壓,分別測得1.5 V和6 V;然后用一小燈泡與“1.5 V”電源相連,請學(xué)生注意觀察燈的亮度——學(xué)生回答:“很亮!”(欲擒故縱)接著請學(xué)生猜想,如果讓小燈泡與“6 V”的電源相連,會出現(xiàn)什么情況?學(xué)生猜想:“小燈泡會被燒毀”或“小燈泡不會被燒毀,但要比前面一次亮得多”(“魚兒”果然上鉤).然而接下來的演示結(jié)果讓學(xué)生大感意外,小燈泡的亮度比前面一次暗得多.這時,教師可順勢導(dǎo)入新課“為什么會出現(xiàn)這種情況呢?要解決這個疑問,先要學(xué)習(xí)電學(xué)中一個非常重要的規(guī)律——閉合電路的歐姆定律.”

教學(xué)案例4 完全失重現(xiàn)象的演示

學(xué)習(xí)了超重與失重現(xiàn)象之后,可以通過下面一組實(shí)驗(yàn)的演示來鞏固和深化知識:在塑料可樂瓶的底部和側(cè)壁分別打幾個小孔,灌滿水后一拎起來,水花四濺,當(dāng)提著瓶子向上加速運(yùn)動時,水噴射得更厲害(超重現(xiàn)象,為豎直上拋埋下了“擒”的伏筆),而向下加速運(yùn)動時則情況相反(失重現(xiàn)象).問:如果自由下落呢?(先讓學(xué)生思考,再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.)追問:如果將瓶子豎直上拋又會怎樣?(對照前面向上加速的情況,學(xué)生普遍認(rèn)為水會噴射得更厲害,演示結(jié)果:滴水不漏!強(qiáng)烈的反差激起了學(xué)生極大的探究欲望,同時點(diǎn)燃了學(xué)生思維的火花.)順勢再問:將瓶子豎直下拋或斜拋出去呢?(可以叫一位學(xué)生上臺,來個師生對拋“水球”的表演,只見“水球”接在手上——水花四濺,拋在空中——滴水不漏.)亦莊亦諧、欲擒故縱的演示在帶來課堂歡聲笑語的同時,也帶給了學(xué)生更多的思考和領(lǐng)悟.

教學(xué)案例5 自感現(xiàn)象的演示

演示自感現(xiàn)象,可以先通過外加磁場在線圈中磁通量變化與線圈本身電流變化引起的磁通量變化相類比,對自感現(xiàn)象發(fā)生的可能性及其表現(xiàn)形式作出推測,再設(shè)計(jì)電路如圖1(a)所示.讓學(xué)生猜想:當(dāng)閉合開關(guān)時,我們將觀察到什么現(xiàn)象?學(xué)生會預(yù)言,小燈泡逐漸地亮起來.按電路圖連接好線路后,閉合開關(guān),根本看不到所期望的延時現(xiàn)象,學(xué)生大失所望.然后引導(dǎo)他們分析失敗的原因(可能是觀察的方法有問題),啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用比較、補(bǔ)償?shù)人枷敕椒ǜ倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,采用對比電路如圖1(b)所示(即為教材上給出的通電自感現(xiàn)象演示電路),連接好電路后閉合開關(guān),果然觀察到了明顯的延時現(xiàn)象.在學(xué)生釋然之際,追問:如果再斷開開關(guān)(進(jìn)一步演示斷電自感現(xiàn)象,如圖1(c)所示),將觀察到什么現(xiàn)象?學(xué)生會毫不遲疑的回答:由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,小燈泡不會立即熄滅,還要繼續(xù)亮一段時間.演示結(jié)果:兩個小燈泡立即熄滅.——“迷霧又遮住了眼睛”,然后再引導(dǎo)他們分析原因(斷開開關(guān)后,自感電動勢維持的感應(yīng)電流將在兩燈泡組成的新回路中流動,由于回路電阻很大,電流很快減小為零),啟發(fā)學(xué)生從減小回路電阻,增強(qiáng)前后流過小燈泡的電流的對比度等角度改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案[如圖1(d)],即為教材上給出的斷電自感現(xiàn)象演示電路).經(jīng)過這樣一番起伏跌宕的“縱”與“擒”,學(xué)生主動參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),親身體驗(yàn)荊棘載途又風(fēng)景無限的“亞科學(xué)探究”過程,不僅對教材上通、斷電自感現(xiàn)象的設(shè)計(jì)方案、器材要求和電路圖能夠充分領(lǐng)會,同時也學(xué)會了如何運(yùn)用已有的知識對未知現(xiàn)象作出推測,如何用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)推測,如何分析實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象以及如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案等,這對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想方法是至關(guān)重要的,也是直接給出實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行成功演示的教學(xué)效果所無法比擬的.

圖1

“欲擒故縱法”在課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效運(yùn)用,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的跌宕起伏、懸念叢生的問題情境中,主動探索、主動發(fā)現(xiàn),主動建構(gòu),真正實(shí)現(xiàn)了從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變.教師在運(yùn)用此策略時,應(yīng)注意把握縱的程度和擒的時機(jī),要抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)和興奮時間,要在學(xué)生興趣濃厚的時候適時放出去,這樣才能起到事半功倍、情智共生的教育效果.