巧用“反常”實驗激發求知欲

黃顯吞

·物理實驗·

巧用“反常”實驗激發求知欲

黃顯吞

（百色學院物理與電信工程系，廣西百色 533000）

教師在教學中巧妙設計與利用“反常”實驗引入課堂，引起學生濃厚興趣并產生巨大懸念，從而激發強烈的求知欲，充分調動學生學習的積極性和主動性，使他們對科學知識產生濃厚的興趣并積極探索科學的奧秘，很好地解決了長期以來困擾我們教學的許多疑難問題．這樣讓學生走進物理的殿堂，親近“反常”實驗，使他們親身體驗科學探究的樂趣，從而探求知識的強烈欲望得到滿足，達到以“理解驅動，科學方法啟迪”為導向的建設理念．

“反常”實驗；巧妙利用；激發興趣；求知欲

著名科學家愛因斯坦曾說過：“我內心深信科學探索的發展主要在于滿足對知識的渴望．”所謂的求知欲就是指強烈要求得到滿足的欲望和探求知識的強烈欲望，即學生在生活、學習中面臨問題或任務，感到自己缺乏相應的知識時，就產生了探究新知識或擴大、加深已有知識的認識傾向，這種強烈的認知欲求就是求知欲．如果一個人從小求知欲就非常強，那么這就為他以后科學研究奠定基礎．［1］所以，人們常說，教師的真正本領不在于是否會傳授知識，而在于能否喚起學生的求知欲．

而“反常”實驗是指根據學生當時的認知能力和水平，出現了認為不應該發生的、表現“異常”或“反常”的實驗現象的實驗．這種“反常”實驗不僅能讓學生多角度、反向思維看問題，而且是激發學生求知欲的有效途徑，從而對激發學生的學習興趣也有不可忽視作用．［2］因此，教師在課堂教學中如能巧妙設計、精心安排，把設計新穎、構思巧妙的“反常”實驗引入課堂，引起學生濃厚興趣并產生巨大懸念，從而激發強烈的求知欲．然后讓學生親身經歷并科學探究這些“反常”實驗的原理與內容，使他們親身體驗科學探究的樂趣，從而探求知識的強烈欲望得到滿足，達到以“理解驅動，科學方法啟迪”為導向的建設理念．［3］例如，以下巧妙設計與利用“反常”實驗引入課堂教學，這其中激發學生的求知欲就會遠遠超出知識性的內容和范疇．

1 奇怪的手指頂鉛筆實驗

教學實踐表明，只有教師精心創設教學情境，營造良好的學習氛圍，激發強烈的求知欲，學生就能夠主動地探究，自主地獲取知識．而“反常”實驗的魅力在于不可預見性或跟原來想象的結果相反，產生巨大懸念并極富震撼力，從而激發學生強烈的求知欲．例如，長期以來，人們通常認為一個物體的平衡點很難掌握，以致在課堂上教師和學生一起做手指頂鉛筆的實驗，鉛筆在手指上最多能維持平衡兩三秒鐘后就會掉下來［如圖1（a）所示］；而想要使鉛筆能夠長久地豎立在手指上反而要在鉛筆中插上小刀并在小刀下部掛上鑰匙就能實現［如圖1（b）所示］．

圖1 手指頂鉛筆實驗

這種原來用單支鉛筆很難在手指上保持平衡，而經在鉛筆中插上小刀并在小刀下部掛上鑰匙（即增加重量）后反而能夠實現保持長久平衡——出現“反常”，這樣學生強烈要求得到滿足的欲望和探求知識的強烈欲望就會油然而生．接著“不倒翁”的平衡實驗也被擺到桌面上，那么，物體的重心、支撐點以及穩定度等物理知識一一被重新點燃、確切理解并加深認識，且這種強烈反差的“反常”實驗使記憶更深刻．所以，當學生在強烈的求知欲下理解了所謂“反常”并使之變為正常時，學生對本知識內容的理解和掌握就前進并拓寬了一大步，達到激發求知欲和科學方法啟迪目的．

2 奇妙的氣球大小比較實驗

驅動探究及探求知識的是一個人的好奇心、求知欲以及要解決問題的熱情等．［4］當學習者注意到一些令他們感興趣、覺得驚奇或者有疑問的“反常”現象出現時，就開始了探究及探求知識的過程．而那些現象對于他們來說可能是完全陌生的或是用他們以前的經驗和現有的知識理解是相反的——出現反常．例如用相同材質的兩只氣球吹成一大一小后把他們連通起來猜想它們會出現的情況結果時［如圖2（a）所示］，很多人都會根據平衡理論常識理所當然地認為當閥門打開后會出現兩只氣球大小相等的結果．可當打開閥門出現的情況卻是大的氣球更大而小的氣球更小的實驗現象時［如圖2（b）所示］——出現反常．因此，這樣吊胃口和讓學生產生驚奇的實驗就會引起學生好奇并產生強烈的認知欲求，從而激發探究．

圖2 奇妙的氣球大小比較實驗

而且，這樣的實驗結果似乎與我們的經驗不一樣，表現“反常”，這樣的實驗是不是很奇怪？您能道破其中的玄機嗎？學生就會非常好奇并本能地興奮起來，引起學生爭論和思考，并著力探究普普通通的氣球究竟具有何種神奇功能．那么，氣球的內部結構以及曲率半徑對受力效果的影響等物理知識就會得到一一解答．而且利用兩只普通的氣球就能達到這般神奇的演示效果，不得不欣賞并佩服這種簡單而奇妙的“反常”實驗做法．

3 神奇的堅硬物體與顆粒世界實驗

教師的主要作用是激發學生的好奇心和求知欲［5］．那么，在課堂教學中，為了喚醒和激發學生的好奇心、求知欲，教師應時時關注引起他們感興趣的事物，關注令他們驚奇的“反常”實驗．例如在堅硬的玻璃瓶子中裝滿水后用力擠壓瓶子正面時水面上升而擠壓瓶子側面時水面下降的堅硬物體微小形變實驗［如圖3（a）所示］，以及用力擠壓底部裝有細沙的袋子時管口水面則是下降的顆粒“反常”實驗［如圖3（b）所示］．

圖3 堅硬的玻璃瓶與細沙顆粒實驗

這種看似非常堅硬的玻璃瓶經稍微用力擠壓后的微小彈性形變現象就可通過安裝在玻璃瓶上方的小液柱液面變化來演示，以及細沙顆粒的“反常”實驗就跟平常觀察到的放在籃子中央底層的雞蛋不會是最容易受到損壞的“反常”現象一樣吸引人們的關注．同時，這種操作可人為控制升降，這也是學生感興趣的另一部分，對于激發學生的學習興趣也有不可忽視作用．這些簡單而奇妙的“反常”裝置完全可以作為一件很好的物理教具，滿足人們對學習、了解、掌握新知識的渴望以及探索未知事物的欲望，使我們的教學內容更生動、更豐富和更有吸引力．

總之，以上這些用“反常”實驗點燃學生智慧，用“反常”實驗激發學生求知欲的事例，充分調動學生學習的積極性和主動性，使他們對科學知識產生濃厚的興趣并積極探索科學的奧秘，變學生怕上學為怕下課，很好地解決了長期以來困擾我們教學的許多疑難問題．所以，這樣的“反常”實驗更加誘人，永遠激勵我們探索前行．

4 結語

要想激發學生的求知欲，主要因素在于教師能否創設好這種“反常”的實驗環境氛圍，讓學生在“反常”的氛圍中探究，激發學習興趣．以上這些巧妙設計和利用“反常”實驗現象激發求知欲，趣味性強且賦予啟發性，送給我們本身就是一種智慧的熏陶和享受．而這些只用一支鉛筆、兩只普通氣球、一個玻璃瓶或一包細沙的簡單實驗裝置就可巧妙解決難題，這種實驗裝置精巧實效且富反向思維，實驗方法也簡單得出奇，卻精彩得令人叫絕．

所以，激發求知欲的教學不僅讓學生驚訝于“反常”實驗的奇妙，更驚嘆于“反常”實驗來源于生活的創意．那么千方百計地多為學生創設這種凝結創新思維的“反常”實驗激發求知欲，然后讓學生親身經歷并科學探究這些“反常”實驗的原理與內容，讓學生走進物理的殿堂，親近物理，親近“反常”實驗，使他們親身體驗科學探究的樂趣，從而探求知識的強烈欲望得到滿足，達到以“理解驅動，科學方法啟迪”為導向的建設理念，這應是我們物理教育工作者努力追求的方向．

1 時春華．文化視野下高中物理的教學策略與實踐［J］．中學物理教學參考，2013（03）：2－7．

2 黃顯吞．物理“反常”實驗的創新思維教育［J］．物理與工程，2015（05）：53－55．

3 潘加健．在實驗探究中培養有創新潛力的早期人才［J］．中學物理，2014（08）：15－16．

4 趙偉．“問題探究”教學模式與創造力培養［J］．中學物理教學參考，2000（08）：1－4．

5 曹會，張飛．多元化背景下物理實驗教學資源特質分析初探［J］．物理教師，2016（03）：16－20．

2016－05－08）

本文系百色學院教育教學改革工程項目（百院字［2016］25號，項目編號：2016JG46）；廣西高等教育教學改革工程項目（桂教高教［2012］22號，項目編號：2012JGA209）階段性研究成果．