魔術(shù)融入物理教學(xué)探索

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

關(guān)鍵詞：教學(xué)魔術(shù)；物理；教學(xué)探究

一、教學(xué)魔術(shù)的特點(diǎn)厘清

一直以來(lái)，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?！爆F(xiàn)象。但很多魔術(shù)背后的實(shí)質(zhì)都是常見(jiàn)的物理規(guī)律和原理，這就使魔術(shù)與物理教學(xué)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(xué)中，將更有利于激發(fā)學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)造力。那么能夠融入物理教學(xué)中的魔術(shù)需要具備怎樣的特點(diǎn)，又該滿足何種條件呢？配合物理教學(xué)而開(kāi)展的魔術(shù)，或言“教學(xué)魔術(shù)”，絕非單單依靠“熟練的手法技巧”就能實(shí)現(xiàn)的，而是要以物理知識(shí)為魔術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過(guò)表演者風(fēng)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(shí)的本質(zhì)。魔術(shù)兼具近景魔術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)的功能和特點(diǎn)，集表演性、新奇性和實(shí)驗(yàn)的演示性、探究性于一體。簡(jiǎn)而言之，教學(xué)魔術(shù)在特點(diǎn)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(xué)生近距離表演。教學(xué)魔術(shù)秉承了實(shí)驗(yàn)為教學(xué)服務(wù)的宗旨，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；魔術(shù)擁有演示實(shí)驗(yàn)的屬性，由教師或?qū)W生現(xiàn)場(chǎng)親自表演魔術(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的同時(shí)激發(fā)他們的思維，發(fā)揮學(xué)生的主體性。

二、教學(xué)魔術(shù)的功能及釋放

（一）提供了激發(fā)學(xué)生想象力的催化劑

根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)研究成果，人腦是一個(gè)自組織系統(tǒng)［1］，其運(yùn)行包括被組織與自組織兩個(gè)階段，而只有當(dāng)學(xué)生的大腦進(jìn)入自組織狀態(tài)，他們才會(huì)自覺(jué)張開(kāi)想象的翅膀。所以，物理教學(xué)一定要找到促成學(xué)生想象力進(jìn)入自組織狀態(tài)的催化劑。而教學(xué)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(dāng)“沿漏斗口吹球而球未下落”的奇妙現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生眼前時(shí)，學(xué)生便會(huì)自發(fā)調(diào)動(dòng)自己的知識(shí)儲(chǔ)備，嘗試揭秘此魔術(shù)現(xiàn)象。雖然魔術(shù)有激發(fā)學(xué)生想象力的功能，但魔術(shù)的恰當(dāng)運(yùn)用須教師正確引導(dǎo)。建議教師在運(yùn)用教學(xué)魔術(shù)時(shí)把握好兩個(gè)原則：一是留白性原則，在學(xué)生“欣賞”魔術(shù)后，不要急于揭曉魔術(shù)謎底，要給學(xué)生留出足夠的思考時(shí)間；二是開(kāi)放性原則，讓學(xué)生就新奇的魔術(shù)現(xiàn)象展開(kāi)充分討論，提出各種嘗試性假設(shè)，并充分表達(dá)自己的想法。

（二）提供了鍛煉學(xué)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(dòng)中特別是思維活動(dòng)中智力特點(diǎn)在個(gè)體身上的表現(xiàn)，反映了個(gè)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(xué)中發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)，是大家長(zhǎng)期關(guān)注的話題。對(duì)此，從探究魔術(shù)本質(zhì)的心理表征出發(fā)，在物理教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生揭秘魔術(shù)現(xiàn)象背后的物理原理，是鍛煉學(xué)生思維品質(zhì)的良好方式。學(xué)生在面對(duì)魔術(shù)現(xiàn)象時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生調(diào)用已有知識(shí)對(duì)其真?zhèn)芜M(jìn)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(xué)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(xué)生利用所學(xué)知識(shí)揭秘魔術(shù)，如在“物體沉浮條件”的教學(xué)末尾，讓學(xué)生分析在引課環(huán)節(jié)表演的“聽(tīng)話的西紅柿醬”魔術(shù)的原理。一方面，學(xué)生要采用抽象概括等方法建立分析問(wèn)題的物理模型，厘清西紅柿醬平均密度、水密度、瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)、西紅柿醬體積等物理量之間的關(guān)系，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。這培養(yǎng)了學(xué)生思維的深刻性。另一方面，學(xué)生還要嘗試將所學(xué)的浮力知識(shí)及受力分析方法靈活地遷移到這個(gè)新奇而復(fù)雜的情境中，此過(guò)程訓(xùn)練了他們思維的靈活性。教學(xué)魔術(shù)是鍛煉學(xué)生思維品質(zhì)的良好載體。

（三）提供了啟迪學(xué)生動(dòng)手制作的范本

動(dòng)手制作對(duì)發(fā)展學(xué)生能力有著極為重要的作用。教學(xué)魔術(shù)最終還是應(yīng)該“落”在“做”上，也就是以教學(xué)魔術(shù)為范本，啟迪學(xué)生設(shè)計(jì)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(tái)。需要指出的是，這里所謂的魔術(shù)開(kāi)發(fā)并不是讓學(xué)生研制新的魔術(shù)，而是利用手頭的“低成本”器材對(duì)一些經(jīng)典魔術(shù)進(jìn)行仿制與改裝，將一些高大上的經(jīng)典魔術(shù)簡(jiǎn)化。在學(xué)生對(duì)魔術(shù)進(jìn)行了充分猜想、假設(shè)后，讓學(xué)生親手去拆解魔術(shù)道具，窺探其中的奧秘，同時(shí)讓學(xué)生利用身邊器材對(duì)魔術(shù)道具進(jìn)行仿制或改進(jìn)。譬如，我們?cè)诖髿鈮簭?qiáng)教學(xué)引課時(shí)，曾為學(xué)生演示了“兩心壺”魔術(shù)，課后讓學(xué)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(diǎn)燃學(xué)生創(chuàng)作的火花，達(dá)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(shí)現(xiàn)場(chǎng)為學(xué)生“開(kāi)發(fā)”魔術(shù)，借此拓寬學(xué)生的思路，促使學(xué)生自行探索開(kāi)發(fā)魔術(shù)。

三、教學(xué)魔術(shù)的研發(fā)方式

在厘清了教學(xué)魔術(shù)的特點(diǎn)與功能后，我們來(lái)梳理教學(xué)魔術(shù)的研發(fā)方式。一般而言，教學(xué)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(lái)仿制，一種是由內(nèi)而外的自行開(kāi)發(fā)。

（一）由外而內(nèi)的舶來(lái)仿制

相較而言，舶來(lái)仿制的方式比較簡(jiǎn)單。教師先從已有的魔術(shù)表演中截取蘊(yùn)含物理知識(shí)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(xué)章節(jié)中，并利用身邊的簡(jiǎn)易器材對(duì)這些經(jīng)典魔術(shù)進(jìn)行模仿或改造，使其可以在現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境中完成。如2016年的經(jīng)典電影《驚天魔盜團(tuán)2》中，丹尼爾曾經(jīng)在廣場(chǎng)上表演過(guò)“讓雨滴靜止”的魔術(shù)。這個(gè)魔術(shù)的設(shè)計(jì)運(yùn)用了物理學(xué)知識(shí)，利用人眼的“視覺(jué)暫留”，在背景中使用頻閃光源，如果兩次光源照到同一個(gè)地方都有水滴，不論是否同一滴水，人們都會(huì)認(rèn)為是同一滴，由此產(chǎn)生了一種“水滴停止”的錯(cuò)覺(jué)。教師在“交流電”一節(jié)課上，講解“頻閃燈”知識(shí)時(shí)，可以模仿并展示這一魔術(shù)現(xiàn)象，讓學(xué)生領(lǐng)略“交流電”的神奇。這種舶來(lái)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(shí)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(xué)結(jié)合。日積月累，教師腦中的魔術(shù)案例逐漸豐富起來(lái)，就可以隨時(shí)調(diào)用了。

（二）由內(nèi)而外的自行開(kāi)發(fā)

另一種方式是由內(nèi)而外的自行開(kāi)發(fā)，該方式對(duì)教師的要求較高，需要教師結(jié)合物理知識(shí)與教學(xué)魔術(shù)的特點(diǎn)，創(chuàng)造新的魔術(shù)。該方式又可進(jìn)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(duì)于演繹式研發(fā)，教師須在充分把握學(xué)生錯(cuò)誤前概念的基礎(chǔ)上，立足人類視覺(jué)缺陷，結(jié)合相關(guān)物理原理，為學(xué)生設(shè)計(jì)似是而非的魔術(shù)現(xiàn)象。例如，教師利用“硅碳棒在低溫時(shí)，阻值隨溫度升高而降低的特點(diǎn)”，設(shè)計(jì)“火柴點(diǎn)電燈”的魔術(shù)。首先，教師將硅碳棒、干電池、小電珠用導(dǎo)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(diǎn)亮小電珠”。歸納式研發(fā)則需要教師在平時(shí)多留心一些“反?！爆F(xiàn)象，并用相關(guān)物理知識(shí)予以解釋，進(jìn)而將這些“反?！爆F(xiàn)象轉(zhuǎn)化為教學(xué)魔術(shù)。教師看到“蒙有紗布的水瓶在倒置時(shí)，水沒(méi)有漏出”的現(xiàn)象，便立即運(yùn)用物理知識(shí)加以分析，是水的張力在“作祟”，于是教師在這個(gè)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)“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(guò)紗布，進(jìn)入瓶中，倒置的水瓶沒(méi)有水灑出。

四、教學(xué)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(xué)服務(wù)的，因此魔術(shù)的設(shè)計(jì)必須契合教學(xué)內(nèi)容，圍繞教學(xué)主題在教學(xué)中展開(kāi)，魔術(shù)背后所蘊(yùn)含的物理知識(shí)不可過(guò)于復(fù)雜，要控制在中學(xué)物理知識(shí)范圍以內(nèi)，與學(xué)生認(rèn)知水平及知識(shí)儲(chǔ)備相匹配。魔術(shù)表演不可過(guò)多占據(jù)課上時(shí)間，切忌出現(xiàn)為魔術(shù)而教學(xué)的不利局面。倘若過(guò)于關(guān)注魔術(shù)的新奇而造成魔術(shù)原理脫離教學(xué)內(nèi)容或是占據(jù)大量的教學(xué)時(shí)間，會(huì)影響教學(xué)。適切性原則是教學(xué)魔術(shù)的底線。

（二）在道具準(zhǔn)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(lái)源于生活，如平面鏡、氣球等，并自行加工，盡量避免購(gòu)置或使用高端、復(fù)雜的成品道具。看似新奇的成品道具往往會(huì)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而在無(wú)形中拉遠(yuǎn)魔術(shù)與學(xué)生的距離。

（三）在魔術(shù)設(shè)計(jì)中遵循安全性原則

在開(kāi)展任何魔術(shù)表演時(shí)都應(yīng)以個(gè)人的安全為基礎(chǔ)。魔術(shù)存在一定危險(xiǎn)性，即便是教學(xué)魔術(shù)也不例外。一些涉及電學(xué)、熱學(xué)知識(shí)的魔術(shù)，均存在安全隱患，教師要對(duì)魔術(shù)的安全性加以考量和評(píng)估，保證在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免選用具有潛在危險(xiǎn)的魔術(shù)道具，同時(shí)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(xiǎn)，讓魔術(shù)在物理課堂中能夠穩(wěn)定、安全地開(kāi)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(dòng)作技能，和物理實(shí)驗(yàn)一樣，離不開(kāi)教師、學(xué)生的動(dòng)手操作。因此為保證表演時(shí)不出現(xiàn)任何紕漏，魔術(shù)表演的嫻熟至關(guān)重要。表演時(shí)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(jìn)行充分且有針對(duì)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(duì)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(shí)，找到相應(yīng)的替代品，能保證魔術(shù)表演的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄧賜平，劉明．認(rèn)知發(fā)展與認(rèn)知發(fā)展異常：自組織的視角［J］．華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)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(guó)家教育行政學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（9）：21－26，32．

作者:石堯 任煒東 汪瀛 單位:北京市朝陽(yáng)區(qū)教育科學(xué)研究院