例談物理課的實驗導入的問題解析

所謂"實驗導入"指的是運用實驗導入新課。它是課堂實驗教學的開端，與一切有目的的行為一樣，良好的開端具有十分重要的意義。實驗導入的主要任務是在學習者和新的學習課題之間創設理想的誘發情境，激發學生學習興趣和願望，使具有課題意識，明確學習目的，動員必要的已有經驗和認識，運用學會的學習方法。

實驗導入是物理課堂導入的最主要的方法。筆者在教學實踐中主要採用了以下一些方法 ，現舉例説明，與同行討論。

1、驚奇現象導入法。這是一種相當普遍的實驗導入方法。利用學生意想不到的奇特現象，喚起學生的注意，引起學生思考，從而產生強烈的求知慾望而導入新課。

例1：大氣壓強-覆杯實驗導入

將一隻玻璃杯灌滿水，用一張塑料卡片蓋在杯口上，再按住卡片把水杯倒過來。問，當把手移開後，會產生什麼現象？鬆手後學生驚訝不已。從而激發了學生強烈的學習興趣。

2、黑箱導入法。所謂"黑箱"是指內部結構和機制不清楚的系統，可以通過輸入某種信息，從獲得的輸出信息中推斷該系統的可能結構模式和機制。這種研究方法就稱之為"黑箱方法"利用它創造的神祕感可以喚起學生的高度注意和積極思維，同時可以使學生得到科學方法的訓練。

例2：能量的轉換與守恆-魔筒導入。

這是一隻金屬圓筒，稱之為"魔筒"，我把它沿枱面滾出去，看一看會有什麼現象發生？演示後學生奇怪，滾出去的圓筒還會滾回來，而且還反覆地滾來滾去？原來筒裏面有二根橡皮筋中間拴着一個重物（如圖）。為什麼這樣的結構就會產生這種奇特的運動？在運動過程中能量是怎樣轉換的？學習了下面的課題，這些問題就不難解決。

3、配合故事導入法。在物理學的發展過程中，充滿着許許多多妙趣橫生的故事和傳説，如果在課堂教學中選用一些故事片斷，並做一些模擬演示，就會創設出非常活躍的學習情境。

例3：大氣壓強-模擬馬德堡半球實驗導入。

這兒有兩個橡皮半球，用力將它們擠壓而合在一起，請兩個力氣大的同學上來，看他們能不能把兩個半球拉開？他們費了九牛二虎之力都沒有拉開，這是為什麼？其實，早在十七世紀的時候，德國馬德堡市長、科學家格里克就當眾做了一個精彩的實驗。他所用的黃銅半球直徑約20釐米，抽氣以後兩邊共用了十六匹馬才把兩個半球拉開。這就是轟動世界的馬德堡半球實驗。剛才的實驗，我可以不費吹灰之力就把它拉開（演示）。誰知道我是怎樣把它拉開的？--放氣（學生笑了）。為什麼抽氣以後就拉不開呢？（板畫）。球的周圍有什麼？空氣。顯然是空氣對球施加了壓力。這些實驗生動地告訴我們，大氣存在壓強。

4、解決實際問題和實驗競賽導入法。創設一種解決實際問題的情境或者以雙方競賽來解決某一實際問題的形式導入新課，往往也能產生很好的效果。

例4：兩力的合成-拉健身彈簧導入。

黑板前掛了一隻健身拉力器，請一位同學上來拉彈簧的下端把手，要求拉到黑板上劃線的位置（請一位力氣小的女同學，沒能拉到位）。這位同學費了很大的力氣，但沒能完成任務。誰能來幫她一把？（實驗：兩位小同學共同用力把彈簧拉到了線下）。哪位同學能獨立地把彈簧拉到線下？（上來一位同學完成）。這位同學的力氣不小，一個人就頂上了兩個小同學的力氣。換句話説，把彈簧拉到線下，他所施的力與兩個小同學共同施力的效果相同。當一個力的作用效果和兩個力的作用效果相同時，物理學上就把這個力叫做另兩個力的合力。由於實際問題中一個物體往往受多個力的作用，從效果上用一個力來代替幾個力，就會使問題得到簡化，因此求合力是很有意義的。本節課我們就來研究一種最簡單的情況--求同一直線上的兩個力的合力。

例5：簡單機械-撬木板導入。

在講新課以前，請同學們幫我完成一件工作。誰能僅用自己的雙手把釘在一起的兩塊木板扳開？（同學們紛紛舉手，爭先恐後地要求上台）。（請一個力氣大的同學上台，但怎麼也扳不開）。看來僅憑我們的氣力是難以完成這一工作的。類似這樣的工作很多，好在人類可以利用自己的智慧，創造出一定的工具來解決這些難題。誰能利用一把大的螺絲起子把這兩木塊分開？（請一位小的女同學上台，輕而易舉地把木板撬開了）。這個同學使用的是一種最簡單的機械，它有什麼特點？為什麼能輕而易舉地把木板分開？它有哪些應用？這就是下面我們要討論的內容。

5、實驗複習導入法。利用實驗複習，既可以創造一種直觀的環境，又可以較好地起到承上啟下的作用。

例6：阿基米德原理-複習浮力實驗導入。

上節課我們學習了浮力的概念。請問，我們是怎樣證明下沉的物體受到浮力的？（取出實驗裝置，回憶實驗過程）。當我們把重物從空氣中像電視慢動作一樣地逐步放入水中，想一想，物體受到的浮力是怎樣變化的？由此猜想一下浮力與什麼因素有關。（演示、觀察、回答：隨着深度的增大而增加）。按照你們的説法，也就是浮力的大小與物體所處的深度有關，是嗎？請再看一遍演示。當物體浸沒水中後，浮力就不再改變，顯然不能認為浮力與深度有關。那麼，在上述的實驗中，除了深度改變外，還有什麼因素在改變呢？物體浸入水下的部分在改變。未浸入時浮力為零，隨着浸入的部分變大，浮力也就變大；完全浸沒以後，浸入的部分不再改變，浮力的大小也就不變。二千多年前，阿基米德為完成皇帝交給他的任務--辨別皇冠的真偽苦苦思索，當他洗澡的時候，無意中發現浴缸的水被溢出時，猛然想起了身體入水部分的體積跟排開的水的體積相等，他欣喜若狂地喊到："我想出了，我想出了！"從這裏我們能得到什麼啟發嗎？--浮力與物體排開水的`體積，或者説，與排水量有關。下面我們就用實驗來研究這個問題。

實驗導入的類型很多，同一個課題可以有許多不同的導入方法。選擇的依據主要是教學內容的特點和學生的情況。一般在學習單元開始時或課題比較平直，可以考慮選擇趣味性較強的演示法和故事法；如果學生存在着較頑固的錯誤概念，就需要選擇能激起強烈思維衝突的方法；如果課題與前面所學知識的聯繫性較強，而學生的準備知識又不足，則選擇複習導入的方法；應用性較強的課題，多引用聯繫實際的方法；對年齡較小的學生，可多用競賽的方法。

實驗導入的基本結構大體是：創設實驗情境--激發思維衝突--明確學習目標--鋪設達標階梯。

1、在導入階段創設實驗情境，提供新穎、奇特、驚險、多變的現象，配合教師生動的語言、抑揚頓錯的語調及運用其它對比鮮明的教學媒體，能夠很好地喚起學生的無意注意，激發學生的直覺興趣，但更重要的是，要依靠所創設的實驗情境的內容和教師的引導將學生的無意注意轉變為有意注意。增強趣味性的途徑有兩條：一是選擇趣味性強的實驗；二是巧妙設計實驗教學程序，運用語言的藝術魅力，激其情又引其疑。

2、激發認知衝突，這是保持學生有意注意、激勵學習動機最有效的途徑。當新奇生動的現象出乎學生的意料之外時，好奇的心理驅使他們積極地思索，但不一定能趨向於教學的目標，也不一定會產生劇烈的認知衝突。需要教師精心地引導和組織，及時地抓住學生閃現出來的認知矛盾，掀起思維衝突的狂瀾，使學生產生渴望解決問題，又感到僅用自己現有的知識無法解決問題的心理矛盾。這可以説是決定導入階段成敗最關鍵的一環，特別是那些學生存在頑固的前科學概念的課題。例如，學生中普遍存在"力是維持物體運動的原因"的觀點，它是形成牛頓第一運動定律教學難點的根源。因此在該課題的教學中，應設法讓學生的錯誤觀點暴露出來，再加以擊破。

3、明確目的，建立聯繫，這是導入定向的重要環節。在激起思維衝突以後，應當使學生明確學習的目標和解決問題的途徑。

當然，這些導入的環節，並不是死板的模式，可以靈活多變地加以應用。在許多情況下，導入結構並非都是截然分開的四段。而且不同的整體課堂結構，要求有不同的導入結構。在導入階段，可以有側重地完成某一、二項任務，而其它的任務放在展開的階段完成。

一般來説，優秀的課堂實驗導入方案應做到以下幾點：

（1） 創設情境和諧，能引起學生的注意和興趣；

（2） 課題意識明確，能激發學生的學習慾望；

（3） 銜接自然，能調動學生知識、方法上的準備；

（4） 實驗與語言的配合密切，能引導觀察和積極思考；

（5） 導入時間掌握得當，緊湊。

以上是筆者對於物理課堂實驗導入設計的一鱗半爪的認識，難免有以偏概全之嫌，在此拋磚引玉，與同行共議。