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賞析名師賽中的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

2011-01-24 02:43沈輝
物理通報(bào) 2011年1期
關(guān)鍵詞:磁針軟管浮力

沈輝

(南通市通州區(qū)海晏中學(xué) 江蘇 南通 226334)

2009年11月26日至30日,由中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)和數(shù)字電視考試在線頻道聯(lián)合舉辦的“首屆全國(guó)中學(xué)物理教學(xué)名師賽”在北京市昌平區(qū)舉行.筆者觀摩了初中組選手的賽課.各位選手精心雕琢教學(xué)細(xì)節(jié),巧妙設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),所營(yíng)造的引人入勝的導(dǎo)入、形象直觀地展開(kāi)和韻味無(wú)窮的結(jié)課給筆者留下深刻印象.

1 迫不及待—— 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)激發(fā)“探究欲”

思維始于驚奇和疑問(wèn);驚奇和疑問(wèn)始于認(rèn)知失衡.因而教師在導(dǎo)入時(shí)應(yīng)通過(guò)精心設(shè)疑,制造懸念,迅速激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,使學(xué)生心理處于“心求通而未達(dá),口欲言而未能”的認(rèn)知失衡狀態(tài),從而開(kāi)啟學(xué)生內(nèi)驅(qū)力的閘門(mén).好的導(dǎo)入雖似蜻蜓點(diǎn)水,卻能引人入勝.且看諸名師是如何借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)讓物理教學(xué)“閃亮登場(chǎng)”的.

【案例1】 “魔術(shù)環(huán)”

在“通電螺線管的磁場(chǎng)”引課中,來(lái)自河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)的張老師演示了“魔術(shù)環(huán)”實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材:小磁環(huán)(周?chē)骋蝗τ鹈?,黑布,通電螺線管電路(隱藏).

引導(dǎo)步驟:

(1)張老師取出小磁環(huán),對(duì)學(xué)生說(shuō)她學(xué)了一個(gè)魔術(shù).當(dāng)她用手給小磁環(huán)“施加魔法”后,小磁環(huán)會(huì)飛起來(lái).

(2)張老師把小磁環(huán)套在柱子上(柱子下罩著黑布),左手伸開(kāi),掌心對(duì)準(zhǔn)小磁環(huán)“施加魔法”.果然,隨著她左手一起一落,小磁環(huán)也跟著一起一落.學(xué)生立即爭(zhēng)論不休.有的說(shuō):“黑布下面有磁鐵.”有的說(shuō):“不對(duì),如果是磁鐵,上去后怎么還會(huì)下來(lái)?”

賞析:由于電磁學(xué)較為抽象,學(xué)生這方面的生活經(jīng)驗(yàn)較少,因而電磁學(xué)引課很難“出彩”.然而張老師在這里卻獨(dú)辟蹊徑,通過(guò)簡(jiǎn)單的魔術(shù)表演營(yíng)造了神秘的氛圍,瞬間調(diào)動(dòng)起學(xué)生與生俱來(lái)的“探密”心理,迅速激起學(xué)生思維沖突的浪花.

【案例2】 “天女散花”

在“流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”引課中,來(lái)自四川省綿陽(yáng)市科學(xué)城一中的劉老師演示了“天女散花”實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材:一堆泡沫顆粒,一根波紋軟管.

引導(dǎo)步驟:

(1)劉老師在桌上放一堆泡沫顆粒,用一根波紋軟管豎直放在泡沫顆粒上方,然后問(wèn)學(xué)生:“我想讓泡沫顆粒從下口升上去,通過(guò)管子從上口跑出來(lái),大家有什么辦法?”

(2)學(xué)生提出用嘴吸,劉老師指出吸有危險(xiǎn)性,可能會(huì)把泡沫顆粒吸進(jìn)氣管.接著告訴學(xué)生,她將用另一種方法去實(shí)現(xiàn).

(3)劉老師將波紋軟管豎放在泡沫顆粒上方,問(wèn)學(xué)生:“泡沫顆粒上來(lái)了嗎?”(沒(méi)有)

(4)劉老師左手將波紋軟管下口固定在泡沫顆粒上,右手很慢地?fù)u動(dòng)波紋軟管上口,問(wèn):“泡沫顆粒上來(lái)了嗎?”(沒(méi)有)

(5)劉老師左手將波紋軟管下口固定在泡沫顆粒上,右手很快地?fù)u動(dòng)波紋軟管上口,只見(jiàn)泡沫顆粒從上口源源不斷飛散出來(lái).學(xué)生瞠目結(jié)舌.

賞析:誠(chéng)如麥克斯韋所言:“一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的材料越簡(jiǎn)單,學(xué)生就越熟悉,就越想徹底獲得所驗(yàn)證的結(jié)果.這種實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與儀器的復(fù)雜程度成反比.”這里劉老師用最簡(jiǎn)單最平常的日常用品,創(chuàng)造了最省時(shí)卻又最神奇的引入效果——三言?xún)烧Z(yǔ)佯誘常識(shí),一靜一動(dòng)匪夷所思.

【案例3】 “吸大”氣球

在“大氣壓強(qiáng)”引課中,來(lái)自遼寧省丹東市第六中學(xué)的倪老師演示了“吸大”氣球的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材:2個(gè)相同的去蓋空礦泉水瓶 ,2個(gè)相同的氣球.

引導(dǎo)步驟:

(1)倪老師把兩個(gè)氣球分別塞入兩個(gè)空礦泉水瓶中,氣球口反扣于瓶口.

(2)請(qǐng)班上肺活量最大的學(xué)生上來(lái)吹其中的一個(gè)氣球,結(jié)果該生漲紅了臉都沒(méi)有把氣球吹大.

(3)倪老師吹另一個(gè)氣球,居然吹大了.更奇怪的是,他的嘴離開(kāi)瓶口后,氣球口敞開(kāi)著氣球竟沒(méi)有癟掉.學(xué)生大惑不解.

(4)倪老師向?qū)W生解釋?zhuān)瓉?lái)他用的那個(gè)空礦泉水瓶有個(gè)機(jī)關(guān)——瓶底有個(gè)小孔.氣球吹大后,他悄悄用手指堵住了小孔.(學(xué)生若有所悟)接著他移開(kāi)手指,只見(jiàn)氣球慢慢變?。?學(xué)生驚訝不已)

(5)倪老師告訴學(xué)生,他還能把氣球“吸大”.然后他用嘴在小孔處吸氣,氣球果然大了.(學(xué)生目瞪口呆)

賞析:這里倪老師通過(guò)兩組對(duì)比實(shí)驗(yàn)輕松地激發(fā)了學(xué)生的“探究欲”.

一是學(xué)生與老師的對(duì)比.一方面營(yíng)造戲劇氛圍,另一方面讓學(xué)生清晰地意識(shí)到瓶?jī)?nèi)外都存在空氣,都對(duì)“吹氣球”效果有影響.

二是“吹不大”氣球和“吸大”氣球與“吹大”氣球的對(duì)比.“吹大”氣球符合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu);但在瓶?jī)?nèi)居然“吹不大”,學(xué)生就感到困惑,更讓學(xué)生大跌眼鏡的是,氣球在瓶?jī)?nèi)竟然能夠在球皮的外面被“吸大”.

正是這種遞進(jìn)式認(rèn)知沖突的創(chuàng)設(shè),讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望.

2 拾級(jí)而上——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)巧置“腳手架”

教學(xué)中的難點(diǎn),即是新內(nèi)容與學(xué)生已有認(rèn)知水平之間存在較大落差.這種落差已越出了學(xué)生思維的最近發(fā)展區(qū),因而學(xué)生處于“跳一跳,摘不到”的窘境.深度分析這個(gè)落差,精心搭建合適的“腳手架”,讓學(xué)生拾級(jí)而上展開(kāi)探究正是物理教學(xué)藝術(shù)性之所在.好的鋪墊看似閑來(lái)之筆,卻能令人茅塞頓開(kāi).

且看名師是如何借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)讓教學(xué)難點(diǎn)“迎刃而解”的.

【案例4】 “杯水破袋”

在“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”一課中,很多學(xué)生受固體壓力知識(shí)負(fù)遷移的影響,定勢(shì)地認(rèn)為液體產(chǎn)生的壓力等于液體的重力.且看來(lái)自云南省昆明市第一中學(xué)的陳老師是如何通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)破解學(xué)生這種錯(cuò)誤前概念的.

實(shí)驗(yàn)器材:保鮮袋1個(gè),染紅的水1杯,塑料軟管1根,玻璃瓶(上下端開(kāi)口)1個(gè).

引導(dǎo)步驟:

(1)陳老師先將一杯染紅的水倒入保鮮袋,問(wèn)學(xué)生:“保鮮袋破了嗎?”(沒(méi)有)

(2)陳老師將水倒回杯中,把保鮮袋套在軟管上,并將下部扎緊.將玻璃瓶下端與軟管的上端相連,請(qǐng)一學(xué)生上來(lái)將杯中的水全倒入玻璃瓶(瓶中保留一定量水).問(wèn)學(xué)生:“保鮮袋破了嗎?”(沒(méi)有)

(3)陳老師請(qǐng)學(xué)生站在凳子上舉高軟管,只聽(tīng)“嘩”的一聲,保鮮袋破了.

賞析:這里陳老師稍加變通,就將著名的“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”鮮活地搬進(jìn)了課堂.該實(shí)驗(yàn)在學(xué)生頭腦中留下鮮明的印跡,從而修正了學(xué)生頭腦中錯(cuò)誤的前概念.

【案例5】 “霧中飛車(chē)”

在“流體的壓強(qiáng)與流速”一課中,如何向?qū)W生解釋清楚流線型小汽車(chē)上方的空氣流速大于下方是一大難點(diǎn).

且看來(lái)自河北省石家莊市第二十八中學(xué)的王老師是如何通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生搭建“腳手架”的.

實(shí)驗(yàn)器材:空氣清新劑,流線型小汽車(chē)模型,支架.

引導(dǎo)步驟:

(1)王老師設(shè)問(wèn),要研究空氣的壓強(qiáng)與空氣流速的關(guān)系,我們必須看到氣流;氣流能看見(jiàn)嗎?(不能)那得借助于小液滴(空氣清新劑).噴空氣清新劑(學(xué)生清晰地看到“氣流”).

(2)王老師將流線型小汽車(chē)模型固定,用空氣清新劑對(duì)著車(chē)頭向車(chē)后水平噴射.問(wèn)學(xué)生看到什么了?(氣流分兩路通過(guò)了汽車(chē)上下表面)此步驟著重觀察分流.

(3)王老師重復(fù)步驟(2),請(qǐng)學(xué)生認(rèn)真觀察,氣流通過(guò)汽車(chē)后繼續(xù)向車(chē)后流動(dòng)的整體效果與沒(méi)有汽車(chē)遮擋的步驟(1)相比是否發(fā)生改變?(沒(méi)有)此步驟著重觀察分流后合并氣流的走勢(shì)沒(méi)有變化.

賞析:解釋流線型小汽車(chē)上方的空氣流速大于下方的唯一事實(shí)基點(diǎn)就是氣流通過(guò)汽車(chē)后繼續(xù)向車(chē)后流動(dòng)的整體效果沒(méi)有因汽車(chē)的遮擋而發(fā)生改變.氣流經(jīng)汽車(chē)分流后,汽車(chē)上方的空氣流速大于下方的流速,匯合后合并的氣流走勢(shì)與沒(méi)有汽車(chē)遮擋時(shí)一樣.王老師利用丁達(dá)爾效應(yīng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)巧置實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生清晰直觀地看到了這一點(diǎn),從而很好地在學(xué)生腦海中構(gòu)建起相應(yīng)的思維模型.

【案例6】 “巧判風(fēng)向”

在“磁場(chǎng)”一課的教學(xué)中,如何創(chuàng)建合適的情境,引導(dǎo)學(xué)生探究看不見(jiàn)摸不著的磁場(chǎng)是一大難題.

且看來(lái)自吉林大學(xué)附中的王老師是如何通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生鋪設(shè)“最近發(fā)展區(qū)”的.

實(shí)驗(yàn)器材:電吹風(fēng)機(jī)3只,循環(huán)風(fēng)實(shí)驗(yàn)裝置(圖1),布條若干,小磁針,小木棒.

引導(dǎo)步驟:

(1)演示:小磁針靜止時(shí)指南北.

(2)演示:小木棒撥動(dòng)小磁針,小磁針?lè)较蚋淖兞耍?/p>

(3)演示:用嘴吹小磁針,小磁針?lè)较蚋淖兞耍?/p>

(4)演示:把小磁針?lè)呕刈烂?桌面暗藏條形磁鐵),小磁針靜止時(shí)竟然不再指向南北.請(qǐng)學(xué)生推測(cè)原因后給出磁場(chǎng)定義.

(5)請(qǐng)學(xué)生用手靠近磁鐵,問(wèn)有感覺(jué)嗎?如何來(lái)研究看不見(jiàn)、摸不著的磁場(chǎng)?

先看我們是如何研究氣流的?

(6)用電吹風(fēng)機(jī)口朝下“吹風(fēng)”,問(wèn)學(xué)生風(fēng)向?(都認(rèn)為向下)看見(jiàn)了嗎?(沒(méi)有)如何顯現(xiàn)?(用紙片、布條)

(7)演示:用布條顯示,布條竟然向上飄.(揭示剛才看到的電吹風(fēng)機(jī)沒(méi)工作,桌面暗藏的小風(fēng)扇在向上吹風(fēng))指出,研究問(wèn)題不能光憑想象.

(8)如圖1,長(zhǎng)方體紙箱正面挖成一個(gè)橢圓形大孔(內(nèi)襯風(fēng)道),打開(kāi)暗藏在紙箱一角的電吹風(fēng)機(jī),紙箱就吹鼓起了.問(wèn)學(xué)生里面吹的什么風(fēng)?如何才能看到?(學(xué)生提議在橢圓四周插上一圈布條顯示)

(9)插上一圈布條后,請(qǐng)學(xué)生根據(jù)布條飄動(dòng)方向來(lái)判斷風(fēng)向.(循環(huán)風(fēng),圈風(fēng))請(qǐng)學(xué)生上黑板畫(huà)出風(fēng)是怎么吹的?(學(xué)生上來(lái)畫(huà)了一個(gè)橢圓,下面的學(xué)生建議用箭頭標(biāo)明風(fēng)向)問(wèn)學(xué)生:剛才紙箱內(nèi)真的吹出一些帶箭頭的線了嗎?(沒(méi)有)但是你們卻用這樣的線和箭頭來(lái)表示風(fēng),有什么好處?(形象、直觀,能夠表示出各點(diǎn)風(fēng)的方向)給這個(gè)線取個(gè)名吧.(風(fēng)向線)

(10)小結(jié):風(fēng)能夠?qū)Σ紬l施加力的作用.我們可根據(jù)布條被風(fēng)作用的情況,推測(cè)風(fēng)的情況.同樣道理,磁場(chǎng)能夠?qū)π〈裴樖┘恿Φ淖饔?,可根?jù)小磁針被磁場(chǎng)作用的情況,推測(cè)磁場(chǎng)的情況.(展示“循環(huán)風(fēng)實(shí)驗(yàn)裝置”反面,請(qǐng)一位學(xué)生上來(lái)探究,其余學(xué)生展開(kāi)分組探究)

圖1 循環(huán)風(fēng)實(shí)驗(yàn)裝置

賞析:蘇霍姆林斯基說(shuō):“教給學(xué)生借助已有知識(shí)去獲取知識(shí)、解決問(wèn)題,這是最高的教學(xué)技巧所在”.這里王老師創(chuàng)造性地借助“循環(huán)風(fēng)實(shí)驗(yàn)裝置”調(diào)動(dòng)和整合了學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn),為學(xué)生探究磁場(chǎng)開(kāi)辟了“最近發(fā)展區(qū)”.受此范例的遷移啟發(fā),學(xué)生利用類(lèi)比思維就能輕車(chē)熟路地探究原本極為抽象的條形磁鐵周?chē)拇艌?chǎng).

3 余音繞梁——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)引燃“創(chuàng)造欲”

好的結(jié)課應(yīng)留下懸念,誘發(fā)興趣,引起遐想,使學(xué)生保持旺盛的求知欲望和濃厚的學(xué)習(xí)興趣,從而取得“課雖了而趣無(wú)窮,思未盡想再探”的效果.好的結(jié)課應(yīng)是舊惑方解卻又新疑頓生.

且看名師是如何借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)讓課外探究“韻味無(wú)窮”的.

【案例7】 “神奇圓白菜”

在“磁場(chǎng)”一課結(jié)課時(shí),來(lái)自吉林大學(xué)附中的王老師是這樣引導(dǎo)學(xué)生課后探究地磁場(chǎng)的.

實(shí)驗(yàn)器材:小磁針,圓白菜(內(nèi)藏條形磁鐵).

引導(dǎo)步驟:

(1)小磁針靜止時(shí)指南北;小磁針靠近條形磁鐵后受磁力作用不再指南北;小磁針離開(kāi)條形磁鐵后靜止時(shí)又指向南北.難道小磁針自己靜止時(shí)非得指南北嗎?是不是有一個(gè)新的磁場(chǎng)對(duì)它施加力的作用,迫使它一定要指向南北?

(2)我在長(zhǎng)春做這個(gè)實(shí)驗(yàn)小磁針靜止時(shí)指南北,在北京做實(shí)驗(yàn)小磁針也指南北,在世界各地做實(shí)驗(yàn)小磁針都指南北.請(qǐng)你們想一想,如果有一個(gè)磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)小磁針產(chǎn)生作用,這個(gè)磁場(chǎng)應(yīng)該來(lái)自何方?(地球)

(3)到北京,我發(fā)現(xiàn)了一顆神奇圓白菜.(演示)當(dāng)我把小磁針?lè)旁趫A白菜的不同部位時(shí),小磁針靜止時(shí)N極總是指向圓白菜的頭頂,是什么原因呢?這個(gè)圓白菜就送給大家,希望大家課后結(jié)合課本后面的地磁場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行探究.

賞析:這里王老師用圓白菜類(lèi)比地球,制造懸念、誘發(fā)興趣、引起遐想,很好地拉動(dòng)了課外探究的人氣指數(shù).

【案例8】 “發(fā)明浮力秤”

在“浮力”一課中,來(lái)自重慶育才中學(xué)的阮老師在引出“稱(chēng)重法” 測(cè)浮力后,及時(shí)分析“稱(chēng)重法”的缺點(diǎn),提出改進(jìn)設(shè)想,然后引導(dǎo)學(xué)生非常巧妙地將彈簧測(cè)力計(jì)改進(jìn)成了浮力秤.接著阮老師順勢(shì)引導(dǎo),為學(xué)生的課外探究埋下伏筆.

實(shí)驗(yàn)器材:彈簧測(cè)力計(jì),刻度貼紙.

引導(dǎo)步驟:

(1)學(xué)生實(shí)驗(yàn):利用稱(chēng)重法測(cè)浮力.

(2)設(shè)問(wèn):你們測(cè)了幾個(gè)力得到浮力的?能否直接測(cè)量浮力?下面我們通過(guò)改造彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤(pán),看看能否直接測(cè)量浮力?

(3)演示:物體未浸入水中時(shí),拉力等于重力等于4.6 N,此時(shí)浮力為多少?(0 N)物體浸入水中后,拉力等于4.2 N,此時(shí)浮力為多少?(0.4 N)

(4)設(shè)問(wèn):同學(xué)們仔細(xì)觀察,如果指針上移一格,就代表拉力____.(減小一格)也就代表浮力____.(增大一格).這樣看來(lái),拉力和浮力的變化規(guī)律____.(相同)只是指針越往上走,拉力越____, (小)而浮力越____. (大)

(5)啟發(fā):這樣的話,我們只須把拉力刻度復(fù)制一份,然后找準(zhǔn)浮力零刻度,沿零刻度由下往上標(biāo)數(shù)字就是浮力的示數(shù).(阮老師用事先打印好刻度的貼紙覆蓋彈簧測(cè)力計(jì)一邊的刻度)

(6)啟發(fā):看來(lái)只要我們善于動(dòng)腦筋,發(fā)明就在身邊.當(dāng)然,剛才這個(gè)浮力秤的零刻度還有待改進(jìn).掛上不同的物體,零刻度要改變.希望同學(xué)們課后做一做,更希望同學(xué)們受此啟發(fā),課后探究如何把彈簧測(cè)力計(jì)改裝成密度秤.

賞析:只有想不到,沒(méi)有做不到.這里阮老師創(chuàng)造性地引導(dǎo)學(xué)生輕而易舉地將彈簧測(cè)力計(jì)改裝成了浮力秤.實(shí)實(shí)在在讓學(xué)生體驗(yàn)到了,只要善于開(kāi)動(dòng)腦筋,創(chuàng)造發(fā)明就在我們身邊.(學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)用的溢水杯就是阮老師的學(xué)生利用裝橡皮泥的小桶和塑料杯拼接改裝而成的)相信學(xué)生受此啟發(fā),課后探究一定會(huì)躍躍欲試.

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