设计惊奇的实验激发学生的学习动力

广东省中山市三角镇沙栏初级中学(528445) 史汉军

实验探究对物理教学的重要性不言而喻,尤其是对初中物理。初中生物理知识储备还不丰富,掌握的学习方法也较少,且学生的心智尚未成熟还处在快速发展阶段,正由“具体事物认知”向“抽象概念认知”转变。思考问题往往以形象思维为主,他们的逻辑推理、抽象思维还比较欠缺。通过实验探究,将抽象物理现象和物理过程展示出来,将高度概括的物理规律和物理知识显现出来,化抽象为具体。利用实验探究诠释物理概念、利用实验探究深化对规律本质的理解等,从而降低学生理解的难度,为学生攀登知识的高峰铺设台阶。由于不少学生在实验前会提前预习、看教辅书籍,往往对实验过程和结果有所了解,只是对一些实验原理理解不透彻,实验细节掌握得不熟练,为此学生对实验没有过高的期待,觉得实验平淡无奇,从而丧失了探究的热情和动力。在设计实验探究时如果按部就班进行实验教学,教学效果就会大打折扣。为了改变这一现状,教师设计实验探究时,应让学生感到新奇、意外、惊讶,从而激发学生的求知欲,活跃他们的思维,打造出探究气氛热烈的优质课堂。

1 以“魔术”导入新课激发学生求知欲

利用实验引入新课,可以激发学生的兴趣,从而奠定一个良好的学习氛围。但是如果实验过于平淡,其效果会大打折扣。物理教学中,有些实验只要教师对实验器材、操作、教学环节等方面稍作调整,再加上语言的烘托,就可以将中规中矩的实验探究变成学生喜欢的“魔术”,从而吸引学生的注意力,引起学生对学习内容的关注。更重要的是“魔术”的新奇性往往会令学生热血沸腾,在学习过程中处于亢奋状态,可以有效激发学生的求知欲。

例如,人教版“平面镜成像”一节中,探究平面镜成像特点的实验,一般采用边示范边讲解的教学策略。流程如下：①如图1所示组装实验装置；②将一支蜡烛点燃后放在玻璃板前,观察玻璃板后蜡烛的像；③拿另外一支完全相同的蜡烛在玻璃板后面移动,使它与蜡烛的像完全重合,记下后一支蜡烛的位置即为蜡烛像的位置；④改变玻璃板前蜡烛的位置,重做两次实验；⑤将玻璃板的位置在白纸上画出后将其移开,用刻度尺画实直线把每次实验中两支蜡烛的位置连接起来,测量两支蜡烛到玻璃板的距离,比较它们的大小,并用量角器测量检查它们是否与镜面垂直；⑥分析实验结果,得出结论。

图1 教材中实验装置

教学中如果按照上述流程进行课堂会比较沉闷,很难调动学生的积极性,为此可将教学流程稍作改变,并用语言设置悬念,将本实验包装成“魔术”,用来导入新课,达到激发学生兴趣的目的。具体如下：①向学生展示如图2所示的实验现象,然后教师自吹自己有特异功能,问学生是否相信,学生表示不信；②教师说自己可以“隔山打牛”,隔着玻璃将蜡烛吹灭,学生表现出极大地好奇心,觉得不可能实现；③教师表演吹灭蜡烛“魔术”；④揭秘“魔术”,导入新课；⑤引导学生探究,按照教材步骤探究平面镜成像的特点。

图2 演示实验现象

2 设计视觉震撼的探究活动激发课堂活力

在实验探究中需要学生认真观察实验现象、记录实验数据并分析得出实验结论。在这一过程中,有时候还需要学生一边操作一边观察,这对学生的观察能力、思维能力等有较高要求,需要学生高度聚焦学习。如果实验观察效果明显,能够产生视觉震撼,学生在实验探究过程中越能够充满激情,让课堂实验充满活力。

例如,在“牛顿第一定律”的教学中,演示物体的惯性时,经常采用如图3所示的实验探究活动。这两个实验都是演示物体惯性的经典实验。但是,实验视觉震撼不够,且学生基本上能够猜到结果,所以学生探究兴趣不浓,学习热情不高。

图3 惯性实验

为了提高学生兴趣,增强实验观察的视觉效果,可以将图3(a)中的实验换成图4所示的实验。快速抽出硬纸片,鸡蛋不随着纸片运动,保持静止,掉入杯中。为了让学生有更刺激的视觉体验,可以将图3(b)中击打棋子的实验换成图5所示的拉桌布实验。桌布上放上碗、盛有水的杯子等易碎物品,让学生尝试将桌布拉出而不打碎碗和杯子,且碗和杯子移动的距离较小。由于鸡蛋、碗、杯子等物品易碎,学生十分担心实验失败,加上教师的语言烘托,制造出紧张的气氛,可以达到激发课堂活力的效果。

图4 鸡蛋落水实验

图5 拉桌布实验

3 设计让学生觉得意外的探究活动增强学生的学习体验感

在设计实验活动时,可以多设计一些学生体验感强,且结果出乎意料之外的实验探究活动。这样可以制造认知冲突,激起学生的学习兴趣。尤其是对好奇心强的初中生而言,当探究活动的结果与自己的预期不符时,往往会打破砂锅问到底,一探究竟。

例如,在“压强”一节的教学中,教材的素材如图6所示。“茫茫白雪中的两个人对雪地的压力差不多,但是一个人陷下去了,而另一个人却没有,看来压力作用的效果并不止跟压力有关。请你想一想,还可能跟什么因素有关?”如果教师按部就班引入新课,就会显得平淡无奇,难以聚焦学生的学习注意力,为此在本节新课教学时可以设计如图7所示的手指拔河比赛的探究活动,增强学生的学习体验感。

图6 压强实验

图7 手指拔河实验

在班上选择两名学生,一个力气较大,一个力气较小,食指相勾,进行第一场拔河比赛,结果毫无悬念大力士非常轻松地胜出。接着,教师用一段粗绳和一段细绳打结的绳套,将其用于刚才两名同学的第二场拔河比赛,大力士食指勾住细绳,力气小的食指勾住粗绳,如图7所示。拔河的结果是大力士输了,这与学生预期不符,从而激发了学生的好奇心和求知欲。教学中,如果多准备一些粗细不同的绳套,同桌学生互换角色进行手指拔河比赛,体验用力大小差不多的情况下勾住粗细绳时手指上感觉的差异,从而悟出力作用的效果除了与力的大小有关外,还和受力面积有关。有了上述体验,再回到教材中来,学生学习起来兴趣浓厚、热情高涨。