魔術(shù)融入物理教學探索

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摘要：很多魔術(shù)背后的實質(zhì)都是常見的物理規(guī)律和原理，這使得魔術(shù)與物理教學的融合成為可能。為了促使魔術(shù)能夠成功融入物理教學中，本文厘清了教學魔術(shù)的特點，著力探討了教學魔術(shù)的功能，提出了教學魔術(shù)在設(shè)計與實施過程中，應(yīng)遵循的原則，以提升教師教學效果。

關(guān)鍵詞：教學魔術(shù)；物理；教學探究

一、教學魔術(shù)的特點厘清

一直以來，魔術(shù)都因其神秘而引起人們的廣泛興趣。魔術(shù)總能打破人們的常規(guī)思維，制造出種種不可思議的“反常”現(xiàn)象。但很多魔術(shù)背后的實質(zhì)都是常見的物理規(guī)律和原理，這就使魔術(shù)與物理教學的融合成為可能。如果教師能夠恰如其分地將這些魔術(shù)融入物理課堂的教學中，將更有利于激發(fā)學生的想象力，培養(yǎng)學生的思維品質(zhì)，提高學生的動手能力與創(chuàng)造力。那么能夠融入物理教學中的魔術(shù)需要具備怎樣的特點，又該滿足何種條件呢？配合物理教學而開展的魔術(shù)，或言“教學魔術(shù)”，絕非單單依靠“熟練的手法技巧”就能實現(xiàn)的，而是要以物理知識為魔術(shù)設(shè)計的依據(jù)，通過表演者風趣、幽默的主持及“故弄玄虛”的演出，借助玄妙的魔術(shù)現(xiàn)象呈現(xiàn)物理知識的本質(zhì)。魔術(shù)兼具近景魔術(shù)與演示實驗的功能和特點，集表演性、新奇性和實驗的演示性、探究性于一體。簡而言之，教學魔術(shù)在特點上繼承了魔術(shù)出乎意料的現(xiàn)象，擁有近景魔術(shù)的屬性，亦可借助魔術(shù)道具，給學生近距離表演。教學魔術(shù)秉承了實驗為教學服務(wù)的宗旨，提升學生學習物理的興趣；魔術(shù)擁有演示實驗的屬性，由教師或?qū)W生現(xiàn)場親自表演魔術(shù)，調(diào)動學生積極性的同時激發(fā)他們的思維，發(fā)揮學生的主體性。

二、教學魔術(shù)的功能及釋放

（一）提供了激發(fā)學生想象力的催化劑

根據(jù)現(xiàn)代認知心理學研究成果，人腦是一個自組織系統(tǒng)［1］，其運行包括被組織與自組織兩個階段，而只有當學生的大腦進入自組織狀態(tài)，他們才會自覺張開想象的翅膀。所以，物理教學一定要找到促成學生想象力進入自組織狀態(tài)的催化劑。而教學魔術(shù)因其現(xiàn)象的“出乎意料”正好扮演了這種催化劑。以“漏斗吹球”魔術(shù)為例，當“沿漏斗口吹球而球未下落”的奇妙現(xiàn)象展現(xiàn)在學生眼前時，學生便會自發(fā)調(diào)動自己的知識儲備，嘗試揭秘此魔術(shù)現(xiàn)象。雖然魔術(shù)有激發(fā)學生想象力的功能，但魔術(shù)的恰當運用須教師正確引導。建議教師在運用教學魔術(shù)時把握好兩個原則：一是留白性原則，在學生“欣賞”魔術(shù)后，不要急于揭曉魔術(shù)謎底，要給學生留出足夠的思考時間；二是開放性原則，讓學生就新奇的魔術(shù)現(xiàn)象展開充分討論，提出各種嘗試性假設(shè)，并充分表達自己的想法。

（二）提供了鍛煉學生思維品質(zhì)的載體

思維品質(zhì)是智力的核心，是智力活動中特別是思維活動中智力特點在個體身上的表現(xiàn)，反映了個體之間智力及思維水平的差異情況，一般包括批判性、靈活性、深刻性等品性。［2］如何在物理教學中發(fā)展學生的思維品質(zhì)，是大家長期關(guān)注的話題。對此，從探究魔術(shù)本質(zhì)的心理表征出發(fā)，在物理教學中引導學生揭秘魔術(shù)現(xiàn)象背后的物理原理，是鍛煉學生思維品質(zhì)的良好方式。學生在面對魔術(shù)現(xiàn)象時，教師要引導學生調(diào)用已有知識對其真?zhèn)芜M行判斷，如“反重力水瓶”中的水真的可以不受重力影響嗎？借此提升學生思維的批判性，讓他們不輕易為眼前的幻象所迷惑。隨后，教師讓學生利用所學知識揭秘魔術(shù)，如在“物體沉浮條件”的教學末尾，讓學生分析在引課環(huán)節(jié)表演的“聽話的西紅柿醬”魔術(shù)的原理。一方面，學生要采用抽象概括等方法建立分析問題的物理模型，厘清西紅柿醬平均密度、水密度、瓶內(nèi)壓強、西紅柿醬體積等物理量之間的關(guān)系，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。這培養(yǎng)了學生思維的深刻性。另一方面，學生還要嘗試將所學的浮力知識及受力分析方法靈活地遷移到這個新奇而復雜的情境中，此過程訓練了他們思維的靈活性。教學魔術(shù)是鍛煉學生思維品質(zhì)的良好載體。

（三）提供了啟迪學生動手制作的范本

動手制作對發(fā)展學生能力有著極為重要的作用。教學魔術(shù)最終還是應(yīng)該“落”在“做”上，也就是以教學魔術(shù)為范本，啟迪學生設(shè)計魔術(shù)，研發(fā)魔術(shù)道具，并設(shè)法為他們搭建魔術(shù)展示的舞臺。需要指出的是，這里所謂的魔術(shù)開發(fā)并不是讓學生研制新的魔術(shù)，而是利用手頭的“低成本”器材對一些經(jīng)典魔術(shù)進行仿制與改裝，將一些高大上的經(jīng)典魔術(shù)簡化。在學生對魔術(shù)進行了充分猜想、假設(shè)后，讓學生親手去拆解魔術(shù)道具，窺探其中的奧秘，同時讓學生利用身邊器材對魔術(shù)道具進行仿制或改進。譬如，我們在大氣壓強教學引課時，曾為學生演示了“兩心壺”魔術(shù)，課后讓學生查閱“兩心壺”的內(nèi)部構(gòu)造，完成“利用礦泉水瓶制作兩心壺”的作業(yè)，為點燃學生創(chuàng)作的火花，達到觸類旁通的效果。教師還可發(fā)揮自身的引領(lǐng)作用，利用所教知識現(xiàn)場為學生“開發(fā)”魔術(shù)，借此拓寬學生的思路，促使學生自行探索開發(fā)魔術(shù)。

三、教學魔術(shù)的研發(fā)方式

在厘清了教學魔術(shù)的特點與功能后，我們來梳理教學魔術(shù)的研發(fā)方式。一般而言，教學魔術(shù)有兩種主要的研發(fā)方式，一種是由外而內(nèi)的舶來仿制，一種是由內(nèi)而外的自行開發(fā)。

（一）由外而內(nèi)的舶來仿制

相較而言，舶來仿制的方式比較簡單。教師先從已有的魔術(shù)表演中截取蘊含物理知識的魔術(shù)片段，厘清魔術(shù)背后的物理本質(zhì)；然后將其融入相應(yīng)的教學章節(jié)中，并利用身邊的簡易器材對這些經(jīng)典魔術(shù)進行模仿或改造，使其可以在現(xiàn)實教學環(huán)境中完成。如2016年的經(jīng)典電影《驚天魔盜團2》中，丹尼爾曾經(jīng)在廣場上表演過“讓雨滴靜止”的魔術(shù)。這個魔術(shù)的設(shè)計運用了物理學知識，利用人眼的“視覺暫留”，在背景中使用頻閃光源，如果兩次光源照到同一個地方都有水滴，不論是否同一滴水，人們都會認為是同一滴，由此產(chǎn)生了一種“水滴停止”的錯覺。教師在“交流電”一節(jié)課上，講解“頻閃燈”知識時，可以模仿并展示這一魔術(shù)現(xiàn)象，讓學生領(lǐng)略“交流電”的神奇。這種舶來仿制魔術(shù)的關(guān)鍵在于教師寬廣地涉獵魔術(shù)。建議教師在平時可多關(guān)注媒體上的魔術(shù)資訊，了解其背后的物理原理，并將其與物理教學結(jié)合。日積月累，教師腦中的魔術(shù)案例逐漸豐富起來，就可以隨時調(diào)用了。

（二）由內(nèi)而外的自行開發(fā)

另一種方式是由內(nèi)而外的自行開發(fā)，該方式對教師的要求較高，需要教師結(jié)合物理知識與教學魔術(shù)的特點，創(chuàng)造新的魔術(shù)。該方式又可進一步分為自上而下的演繹式研發(fā)與自下而上的歸納式研發(fā)兩類。對于演繹式研發(fā)，教師須在充分把握學生錯誤前概念的基礎(chǔ)上，立足人類視覺缺陷，結(jié)合相關(guān)物理原理，為學生設(shè)計似是而非的魔術(shù)現(xiàn)象。例如，教師利用“硅碳棒在低溫時，阻值隨溫度升高而降低的特點”，設(shè)計“火柴點電燈”的魔術(shù)。首先，教師將硅碳棒、干電池、小電珠用導線串聯(lián)，然后用火柴加熱硅碳棒，由于硅碳棒電阻隨溫度上升而減小，小電珠逐漸變亮，直觀表現(xiàn)為“火柴點亮小電珠”。歸納式研發(fā)則需要教師在平時多留心一些“反?！爆F(xiàn)象，并用相關(guān)物理知識予以解釋，進而將這些“反常”現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為教學魔術(shù)。教師看到“蒙有紗布的水瓶在倒置時，水沒有漏出”的現(xiàn)象，便立即運用物理知識加以分析，是水的張力在“作祟”，于是教師在這個現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個“反重力水瓶”的魔術(shù)，用牙簽在不破壞水表面張力的情況下穿過紗布，進入瓶中，倒置的水瓶沒有水灑出。

四、教學魔術(shù)的原則

（一）在內(nèi)容選擇中遵循適切性原則魔術(shù)的引入是為物理教學服務(wù)的，因此魔術(shù)的設(shè)計必須契合教學內(nèi)容，圍繞教學主題在教學中展開，魔術(shù)背后所蘊含的物理知識不可過于復雜，要控制在中學物理知識范圍以內(nèi)，與學生認知水平及知識儲備相匹配。魔術(shù)表演不可過多占據(jù)課上時間，切忌出現(xiàn)為魔術(shù)而教學的不利局面。倘若過于關(guān)注魔術(shù)的新奇而造成魔術(shù)原理脫離教學內(nèi)容或是占據(jù)大量的教學時間，會影響教學。適切性原則是教學魔術(shù)的底線。

（二）在道具準備中遵循自制性原則

魔術(shù)是需要道具的，教師選取的魔術(shù)道具材料應(yīng)來源于生活，如平面鏡、氣球等，并自行加工，盡量避免購置或使用高端、復雜的成品道具。看似新奇的成品道具往往會因結(jié)構(gòu)復雜而在無形中拉遠魔術(shù)與學生的距離。

（三）在魔術(shù)設(shè)計中遵循安全性原則

在開展任何魔術(shù)表演時都應(yīng)以個人的安全為基礎(chǔ)。魔術(shù)存在一定危險性，即便是教學魔術(shù)也不例外。一些涉及電學、熱學知識的魔術(shù)，均存在安全隱患，教師要對魔術(shù)的安全性加以考量和評估，保證在設(shè)計時盡量避免選用具有潛在危險的魔術(shù)道具，同時在表演魔術(shù)前還要充分檢查魔術(shù)道具，排除一切潛在危險，讓魔術(shù)在物理課堂中能夠穩(wěn)定、安全地開展。

（四）在魔術(shù)表演中遵循嫻熟性原則

魔術(shù)表演作為一種動作技能，和物理實驗一樣，離不開教師、學生的動手操作。因此為保證表演時不出現(xiàn)任何紕漏，魔術(shù)表演的嫻熟至關(guān)重要。表演時不能“穿幫”，“穿幫”了也就不奇妙了。因此“表演”魔術(shù)之前，教師必須進行充分且有針對性的排練，總結(jié)表演成功的技巧。此外，教師還須了解魔術(shù)的原理，并對魔術(shù)道具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了然于心，在道具出現(xiàn)故障時，找到相應(yīng)的替代品，能保證魔術(shù)表演的順利進行。

參考文獻：

［1］鄧賜平，劉明．認知發(fā)展與認知發(fā)展異常：自組織的視角［J］．華東師范大學學報（教育科學版），2009（2）：52－57．

［2］林崇德．培養(yǎng)思維品質(zhì)是發(fā)展智能的突破口［J］．國家教育行政學院學報，2005（9）：21－26，32．

作者:石堯 任煒東 汪瀛 單位:北京市朝陽區(qū)教育科學研究院