在物理教学中如何利用演示实验创设思维情境

在物理教学中如何利用演示实验创设思维情境
新野县第三高级中学 孙英业

思维是学生的主要心理过程，思维能力是学生智力的核心，发展思维和培养思维能力是物理教学的主要任务之一。在物理教学中，能否激发学生思维的动机，能否促进学生主动思维，是培养和发展学生思维能力的关键。在学生的认识活动中，思维的动机萌发于渴望和需要的心理，而这种渴望和需要往往来源于好奇、疑问和兴趣，他们的好奇、疑问和兴趣又常常产生于一定的情境。可见，创设情境是启发学生思维的重要途径和有效手段，也是培养学生思维自觉性和发展思维能力的基础。物理演示实验能为学生提供生动、鲜明的直观形象，并且融趣、疑、难为一体，是创设思维情境的良好素材。
一、创设惊奇情境，激发学生思维
古希腊哲学家亚里士多德有句名言“思维始于惊奇”。诚然，惊奇能够带来强烈的刺激，刺激是大脑兴奋的信号，是思维的驱动力。惊奇的心态往往伴随着疑问，能够激发学生求知的渴望和探索的意念。在物理教学中，庞大的实验、惊心动魄的场面、强烈的心理反差以及出神入化的实验方法等，均能激发学生思维的动机。
以“惊”、“奇”为诱因设计实验，创设“动人心弦”的情境。在物理教学中，教师要善于挖掘素材，捕捉学生的心迹，精心设计实验，创造惊奇气氛，使学生“惊之以心，动之以情，发之以问，晓之以理”。譬如，在讲单摆的振幅时，我们可以这样设计实验：将一个大铅球用钢丝悬挂起来，把球拉开一个角度放在教师的鼻尖前，然后放开，让学生观察球的摆动。当球向教师头部摆回来时，学生高喊“躲开”，但教师纹丝不动却安然无恙，球又摆回去了。这样，“惊心动魄”的场面震撼着学生的心灵，“有惊无险”的结局必然会使学生惊讶，“为什么”的念头就油然而生，求知的渴望促使学生积极思维。再如，“用鸡蛋做惯性实验”、“用鸡蛋做冲量实验”、“保险丝熔断实验”、“尖端放电实验”等，都能很好的利用学生惊奇的心态创设思维的情境。
以错觉和矛盾心理为突破口，创设能够引起强烈心理反差的情境。学生在学习的过程中，由于原有认识水平的局限或思维定势、直觉经验等因素的影响，往往会形成一些不可靠的观念或判断。当他们原有的观念、判断同真实的、科学的结论发生矛盾时，强烈的心理反差必然会使他们产生惊奇感，并在惊奇中滋生疑问，激起思维的动机。在教学中，我们充分利用演示实验真实、生动和形象鲜明的特点，抓住学生的心理反差点，出其不意地在学生面前展开一幅崭新的画面，创设心理“不和谐”的情境，是他们感到惊奇或为之震动，激起他们探索自然界奥秘的愿望，促使他们主动进入思维状态。在讲力的合成时，在上课的开始先演示一个小实验：拿一根软绳，在绳的中央用铁丝系一块砖头。教师问学生：“如果两个人用力拉绳的两端，能把绳拉直吗？”学生回答 ：“能”。接着，让两个身强力壮的同学上台表演，他们费尽全力最终还是没有把绳拉直。这样，由生动表演所创造的鲜明形象，学生感到真实可靠，又与原有的观念形成了一对尖锐的矛盾，在和谐的气氛中产生了相互矛盾的“不和谐”的心理。“1+1≠2”的结论必然会引起反差强烈的心境，学生会在冲突和矛盾中产生惊讶，在惊奇中产生探索的意念，激发思维的动机。再如，“马德堡半球实验”、“纸盒烧开水”实验、验证向心力作用的“水流星”实验等，都是利用学生心理反差创设惊奇情境的良好素材。
运用生动、形象的艺术语言创造惊奇气氛。语言是教师赖以完成教学任务的主要媒介，是师生教与学信息交流的主要手段和途径，任何教学方法都离不开教师的语言。在演示实验中，设备、过程是演示的筋骨，而教师的语言是演示的血肉。教师绘声绘色、生动形象地描绘，富有节奏、充满激情的语言，重音、停顿的合理使用等，往往能够创造一种特殊的气氛，使学生产生对实验的神秘感和惊奇感。在研究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动的实验中，实验研究的问题是自由下落的小球和水平抛出的小球是否同时着地。在操作时，老师神态严峻并故作神秘的说：“现在准备开始了，大家注意！”然后稍微停顿，能够烘托出一种既神秘又肃静、庄严的气氛。在这种气氛中，学生会睁大眼睛看、竖起耳朵听，全神贯注地判断两球是否同时着地，自觉地进行观察和判断，并主动地去思索其中的物理规律。在演示实验中，如果充分发挥教师的主观能动性，尽力挖掘各种潜在因素，做好实验和情境教学的结合，就能够把演示实验从单一的观察现象模式，发展为融探索规律、启迪思维和能力培养为一体的多元型结构。
二、创设问题情境，启发学生思维
“思维起于疑问”，疑问能够激发学习的动机，动机是思维的开始。演示实验的教学设计应以“趣、疑、难”为诱因，趣中涉疑，疑中有难，将学生推入问题情境中，激发他们不断地向未知境界攀登。
设计程序性问题，引导学生步步深入。在“比热”一节的教学中，可以结合演示实验设计这样的程序问题： （1）你能从这个实验中观察到什么现象？ （2）要使水升高的温度跟煤油升高的温度相同，应怎么办？（3）从观察的现象出发通过分析，你能得出什么结论呢？（4）你说应当用怎样的概念反映这个物理事实呢？（5）你能说出比热的物理意义吗？（6）根据比热的物理意义，你能给比热下一个定义吗？这样，通过一连串的发问，将学生带入一个不断探索的情境中，引导他们自觉地运用分析、比较、综合等思维方法，顺利地完成从感性到理性的过渡，达到教与学的和谐和统一，提高了学生思维的自觉性。
设计推理性问题，层层递进质疑问难。在研究伽利略理想实验的过程中，在真实实验的基础上，引导学生进行下列推理：（1）如果没有摩擦，小球在第二个斜面上能上升到原来的高度吗？（2）如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度， 它在这个斜面上通过的距离将会怎样变化？（3）如果继续减小第二个斜面的倾角，那么，倾角越小，小球在这个斜面上通过的距离将会怎样呢？（4）如果将第二个斜面的倾角减小为零，小球再也达不到原来的高度，小球将会怎样运动呢？这样，运用层层递进的推理性问题创造一种紧追不舍、势不可当的气氛，象一股急流或热浪一样，将学生压入物理科学的意境中，促使他们积极思维。并且，由浅入深，由表及里的层次性问题紧扣学生认知的节拍，让一次次的成功的感受激励学生向更高的目标攀登，促进思维过程的顺利发展。
设计诱发性问题，拓宽思维领域 。在演示实验的过程中，教师应增强发问的随机性和灵活性，恰当的点拨、启发，或运用变式，或“借题发挥”，或激发灵感，有意识地创设新的问题情境，扩展学生的思维领域。要善于因势利导地向学生提出新问题，在学生成功的快感中添加新的刺激，将学生从已知境界带入新的未知境界，推动了思维的发展。并且，有利于培养学生的发散思维、灵感思维和创造思维能力。
三、创设兴趣情境，诱发学生思维
托尔斯泰曾经说过：“成功的教学需要的不是强制，而是激发学生兴趣，我们教师都应该选择最大限度地激发学生兴趣的教学方法。” 兴趣能激发求知的愿望，是思维的诱因。在物理教学中，设计新颖独特的实验，塑造生动、别致的直观形象，增强实验的趣味性，能够点燃学生好奇心的火焰，打开学生求知的心扉。耐人寻味、新鲜别致的兴趣情境，能够激发学生产生思维的动机。
突出生动性，设计新鲜、别致的实验。新鲜的事物，独特的实验，具有较强的刺激性。学生看之动心，思之有趣，品之有味，能够激发兴趣，使学生产生思维的动机。在讲向心力一节课时，教师一上课就对学生说：“同学们，下面我来表演一个小杂技，叫做‘水流星’。大家要认真看，仔细想，考虑其中的奥妙。”于是，将水灌满塑料杯，使劲的转动起来。水流星上下左右飞舞，而杯中的水却一点也不洒落。同学们看后都惊叹不已，对这个现象会产生浓厚的兴趣。此情此景，学生真想马上就得到问题的答案，从上课的开始就投入积极思维的状态。再如，“运动合成”一节中的“枪打落猴”实验，热传递中的“试管煮鱼煮不死”、“纸盒烧开水”等，逼真、生动、形象、有趣，学生会在趣中生疑，疑中求知，在愉快的情趣中主动进入思维状态。
立足生活，结合学生的生活体验设计有趣实验。学生不仅对新鲜的事物感兴趣，而且还对自己熟悉的、亲身经历的事物感兴趣。利用学生生活中的素材或他们熟悉的自然现象设计实验，也能够创造出很理想的兴趣情境。譬如，“棱镜”一节，用三棱镜把白光分散成七色光，学生看到色彩分明的光带立即会想到雨后天晴的彩虹，很自然地激起学生的兴趣，学生的情趣会自觉地进入色彩斑斓、光怪陆离的物理世界，并思索奇妙无穷的物理现象所蕴藏的自然规律。再如，验证大气压存在的“自制喷泉”实验、用体操法做波形模拟实验等，把学生生活中熟悉的、感知过的事物搬入课堂，使学生平中见奇，熟中见异。把物理知识生活化、趣味化，学生会感到亲近、新鲜、有趣，他们会在愉快的情趣中不知不觉地将思维转向物理内容，进入物理世界，提高了思维的主动性和自觉性。
总之，运用生动、直观的演示实验，结合巧妙的构思，能够设置出多种多样的思维情境，有利于培养学生思维的自觉性和发展学生的思维能力。当然，物理演示实验的作用并不仅仅局限于思维情境的创设，思维情境的创设也不仅仅局限于演示实验。本篇仅是从运用实验创设情境的角度阐述了自己在工作实践中的一点体会，实属管窥之见，敬请同仁斧正。