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1 引言
教学过程是在教师指导下学生不断发现问题和解决问题，获取知识，发展能力，提高科学素质的过程.在教学中教师若能运用现成或自制实验器材先创设物理情景，激发学生探求未知的好奇心，培养学生学习兴趣，再建立物理概念，总结物理规律，可以收到良好的教学效果.
在中学物理课堂的教学中，用实验创设情境，通常采用的方法是教师演示实验或师生共同实验，其实验操作的基本思想都是正向演示，即根据已知的知识理论去设计实验，完成实验，以求达到与理论相吻合的目的.相对而言，在这种方法指导下的实验成功率较高，但却不能给学生留下深刻的印象.针对这种情况，笔者提出扩大演示范围即从正向演示扩展到临界演示再转移到逆向状态，把一些超量程，超负荷，易爆等的惊，奇，险现象设计成实验，以生动逼真的现象表现出来，本文称为临界演示.可以使学生印象深刻，对物理现象整个过程有全方位的了解，完善其知识结构.这里的临界演示，并不是对物理现象物理原理的歪曲，而是对物理原理的延伸，从临界和逆反方面论证物理理论的正确.
2 理论分析
现行中学教材对物理现象的演示大多是演示现象的一部分，即所谓正向演示.例如，对弹簧用力往往是在弹性限度内，而不是演示超过弹簧限度的情况.用电流表测电流也都在量程范围内，不演示电流超过量程，电表烧坏的情况.其实在上述力或电流表超量程情况下，有许多惊奇险的现象可观察与研究.演示这些现象一方面可以扩大学生知识范围，培养学生对自然现象研究的兴趣.另一方面，培养学生从多角度，多方位思考问题的习惯以及扩散思维、逆反思维的能力.这些临界演示向逆反演示转换的原理，实际是把不明显不突出的正向过程现象，通过临界演示再迁移到逆反状态，使现象更符合辨证唯物主义的由量变到质变的原理.
3 设计过程
物理教学中演示实验占着一席特殊的位置.教师如何根据学生的心理特点来组织演示实验教学，对于学生在学习中物理模型的建立，思想方法的形成，有着极其重要的作用.
以下的一些讨论是以演示实验为突破口，扩散思维、逆反思维为依据，以提高学生素质为目的所进行的一些尝试.
3.1 改装原有实验器材，进行临界演示
物理教学中教材有些内容的要求往往与学生已接受的知识的深度和广度之间存在一定的距离.这时候教师恰到好处的把握是比较困难的，但通过演示会收到事半功倍的效果.
例如初三物理16.2节“电流的测量”一节中，有这样一条就是“禁止不经过用电器将电流表的两个接线柱直接接到电源的两极上”这一点往往是教师反复强调的，并且在学生实验中，仍有不少学生违反上述规定.为此，在实验中教师总是要求互检电路，最后由教师检查.即使如此，仍有少数学生在以后的学生实验中还会出现类似错误.如果设计一个实验让学生观察电流表直接接到电源两极的后果，则在以后的学生实验和学习中教师为此花费的时间可大大减少，设计过程如下：
（1）出示示教表（或者解剖一个废电流表），让学生了解电流表内部的主要元件是细漆包铜导线制成的线圈，该线圈
（3）从教学序来看，为了让学生建立新的观点，需要对原有的观点存在的问题有一个深刻的体验过程，设计让学生用原有观点无法解释的意外实验，引发疑问设计问题，可引导学生在前认知无法解释的实验现象中重新审视原有的观点——产生问题，在解决问题中对原观点进行补充、完善，尝试建立新的观点、新的理论.因此，要优化教学序就必需在理清知识序、把握思维序来设计问题，使问题化教学能高效实施，本课题教学设计如图4.等价于一根细铜导线.
（2）如图1所示，将直径为0.1 mm的细铜导线，放入直径为10 mm长度为320 mm～420 mm的有机玻璃管内，在管上开四个小孔以防爆炸并在管的两端塞上两干燥的软木塞，细铜丝的长度可在300 mm～400 mm之间，以全班全能看到为宜.将此管支于绝缘支座上，并用导线与干电池（四只干电池串联）直接相连.
（3）合上电键，在经历了一次闪光后，原来管内的细铜丝烧断了（若细铜导线的线径达到0.2 mm左右应用蓄电池作电源，实验效果更为明显）
学生在对实验现象的惊讶之中，对电流表不能直接接入电源两极有了极其深刻的印象.教师在此基础上因势利导，一是让学生了解为什么要禁止电流表不能超过量程，二是让学生从中体会了严格遵守操作规程的重要性.
该演示还为教材15.1节中电源的两极不允许直接用导线连接的这一禁令提供了依据，也为23.3节的熔断丝的讲解及实验打下了基础，使学生对短路可能产生的破坏有了更深一步的认识.
3.2 充分利用低成本器材自制教具
教学中有些超过极限现象的演示，如果运用实验室原有的器材演示，未必代价太大，所以教师可在课前自行设计教具进行演示，这样既克服了成本高的困难又达到了教学目的的要求，起到一箭双雕的效果.
例如，高中教材中讲“共振”一节时曾提到一个事例：1830年部队步伐一致过桥时，桥倒塌了.分析其中的原因说明了“共振破坏”这样一个知识点，即当策动力频率接近或等于固有频率后产生的后果，过程如下：
（1）将10块宽为3 cm的橡皮用百得胶将它们粘住如图2所示，架成橡皮桥.
（2）在橡皮桥的一端放上一个儿童玩具电动机，在轴上焊有一个小螺母，将电动机通过电键，滑动变阻器接到电源上.
（3）合上电键，使电动机旋转，产生振动.通过移动滑动变阻器滑片，改变电路中的电流，从而改变策动力的频率.
（4）当电动机的振动频率接近或等于橡皮桥的固有频率时，橡皮桥倒塌.
自行设计的临界演示实验让学生不仅加深印象，教师从中除了激发学生进一步探索其中的奥妙的兴趣外，还产生了多用身边的仪器实验来学好物理的良性正反馈.
3.3 把与应用有关的临界实验展现出来
例如华东版初中教材中强调用电器不能超过它的额定电流工作，不然将会损坏.举灯泡为例，在教学中，我们一般采用的方法是将电流控制在小于，等于或远大于额定电流时观看灯泡的发光情况.临界演示就是使通过的电流远大于额定电流，将电路如图3连接，闭合上电键，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，使灯泡完好发光，改变滑动变阻器电阻，从而改变电路中的电流，当远大于额定电流时灯泡不亮，滑片再次移到原来位置时，会发现灯泡已损坏.这样给学生一种真实的感觉.
其实对这个临界演示，在早期的照相机一次闪光中就已用过，照相机的机内闪光等损坏，为了达到预先的效果，如图4所示，将一个额定电压为6.3 V的小灯泡接在220 V的电压上，再与快门下的接头相连，当快门按下的瞬间，小灯泡被直接接在220 V的电压两端，这时电压远大于额定电压，小灯泡发出瞬间的强光，即而熄灭，但起到了闪光灯的效果.
下面要提到的例子在日常生活中应用非常广泛.例如，PTC元件它的电阻在温度很低时很小，随着温度的升高电阻变大，温度达到某一极限时电阻陡增.电冰箱里电动机起动就利用这一元件，为了展现出这一临界态，显然搬出冰箱来不现实.因此，可设计如图5所示的电路.闭合上电键的瞬间，灯泡1和灯泡2同时发光，随着电流的通过，PTC元件温度升高，当达到极限值时，电阻很大，灯泡2相当于断路，接着熄灭.
再如，家用电饭煲下的一块软磁钢在温度100 ℃以下时具有磁性，超过100 ℃时就失去磁性，也属于临界条件的应用.
4 结论
理论与教育实践证明，在教学中如能挖掘教材中临界因素创设一个紧张有序，生动活泼的探索自然奥秘的物理情境，可以帮助学生形成直观鲜明的物理图景（在初中阶段尤其这样）从而使学生好奇心和追根究底的积极性在通过观察和实验后得到满足，进一步激起他们对物理乃至整个自然科学的浓厚的兴趣与学习的强烈愿望，培养学生扩展思维能力，逆反思维能力，强化物理条件，使他们知道任何事物都有一个极限，更好地实现知识迁移，对进一步学习高深知识打下基础.
教学过程是在教师指导下学生不断发现问题和解决问题，获取知识，发展能力，提高科学素质的过程.在教学中教师若能运用现成或自制实验器材先创设物理情景，激发学生探求未知的好奇心，培养学生学习兴趣，再建立物理概念，总结物理规律，可以收到良好的教学效果.
在中学物理课堂的教学中，用实验创设情境，通常采用的方法是教师演示实验或师生共同实验，其实验操作的基本思想都是正向演示，即根据已知的知识理论去设计实验，完成实验，以求达到与理论相吻合的目的.相对而言，在这种方法指导下的实验成功率较高，但却不能给学生留下深刻的印象.针对这种情况，笔者提出扩大演示范围即从正向演示扩展到临界演示再转移到逆向状态，把一些超量程，超负荷，易爆等的惊，奇，险现象设计成实验，以生动逼真的现象表现出来，本文称为临界演示.可以使学生印象深刻，对物理现象整个过程有全方位的了解，完善其知识结构.这里的临界演示，并不是对物理现象物理原理的歪曲，而是对物理原理的延伸，从临界和逆反方面论证物理理论的正确.
2 理论分析
现行中学教材对物理现象的演示大多是演示现象的一部分，即所谓正向演示.例如，对弹簧用力往往是在弹性限度内，而不是演示超过弹簧限度的情况.用电流表测电流也都在量程范围内，不演示电流超过量程，电表烧坏的情况.其实在上述力或电流表超量程情况下，有许多惊奇险的现象可观察与研究.演示这些现象一方面可以扩大学生知识范围，培养学生对自然现象研究的兴趣.另一方面，培养学生从多角度，多方位思考问题的习惯以及扩散思维、逆反思维的能力.这些临界演示向逆反演示转换的原理，实际是把不明显不突出的正向过程现象，通过临界演示再迁移到逆反状态，使现象更符合辨证唯物主义的由量变到质变的原理.
3 设计过程
物理教学中演示实验占着一席特殊的位置.教师如何根据学生的心理特点来组织演示实验教学，对于学生在学习中物理模型的建立，思想方法的形成，有着极其重要的作用.
以下的一些讨论是以演示实验为突破口，扩散思维、逆反思维为依据，以提高学生素质为目的所进行的一些尝试.
3.1 改装原有实验器材，进行临界演示
物理教学中教材有些内容的要求往往与学生已接受的知识的深度和广度之间存在一定的距离.这时候教师恰到好处的把握是比较困难的，但通过演示会收到事半功倍的效果.
例如初三物理16.2节“电流的测量”一节中，有这样一条就是“禁止不经过用电器将电流表的两个接线柱直接接到电源的两极上”这一点往往是教师反复强调的，并且在学生实验中，仍有不少学生违反上述规定.为此，在实验中教师总是要求互检电路，最后由教师检查.即使如此，仍有少数学生在以后的学生实验中还会出现类似错误.如果设计一个实验让学生观察电流表直接接到电源两极的后果，则在以后的学生实验和学习中教师为此花费的时间可大大减少，设计过程如下：
（1）出示示教表（或者解剖一个废电流表），让学生了解电流表内部的主要元件是细漆包铜导线制成的线圈，该线圈
（3）从教学序来看，为了让学生建立新的观点，需要对原有的观点存在的问题有一个深刻的体验过程，设计让学生用原有观点无法解释的意外实验，引发疑问设计问题，可引导学生在前认知无法解释的实验现象中重新审视原有的观点——产生问题，在解决问题中对原观点进行补充、完善，尝试建立新的观点、新的理论.因此，要优化教学序就必需在理清知识序、把握思维序来设计问题，使问题化教学能高效实施，本课题教学设计如图4.等价于一根细铜导线.
（2）如图1所示，将直径为0.1 mm的细铜导线，放入直径为10 mm长度为320 mm～420 mm的有机玻璃管内，在管上开四个小孔以防爆炸并在管的两端塞上两干燥的软木塞，细铜丝的长度可在300 mm～400 mm之间，以全班全能看到为宜.将此管支于绝缘支座上，并用导线与干电池（四只干电池串联）直接相连.
（3）合上电键，在经历了一次闪光后，原来管内的细铜丝烧断了（若细铜导线的线径达到0.2 mm左右应用蓄电池作电源，实验效果更为明显）
学生在对实验现象的惊讶之中，对电流表不能直接接入电源两极有了极其深刻的印象.教师在此基础上因势利导，一是让学生了解为什么要禁止电流表不能超过量程，二是让学生从中体会了严格遵守操作规程的重要性.
该演示还为教材15.1节中电源的两极不允许直接用导线连接的这一禁令提供了依据，也为23.3节的熔断丝的讲解及实验打下了基础，使学生对短路可能产生的破坏有了更深一步的认识.
3.2 充分利用低成本器材自制教具
教学中有些超过极限现象的演示，如果运用实验室原有的器材演示，未必代价太大，所以教师可在课前自行设计教具进行演示，这样既克服了成本高的困难又达到了教学目的的要求，起到一箭双雕的效果.
例如，高中教材中讲“共振”一节时曾提到一个事例：1830年部队步伐一致过桥时，桥倒塌了.分析其中的原因说明了“共振破坏”这样一个知识点，即当策动力频率接近或等于固有频率后产生的后果，过程如下：
（1）将10块宽为3 cm的橡皮用百得胶将它们粘住如图2所示，架成橡皮桥.
（2）在橡皮桥的一端放上一个儿童玩具电动机，在轴上焊有一个小螺母，将电动机通过电键，滑动变阻器接到电源上.
（3）合上电键，使电动机旋转，产生振动.通过移动滑动变阻器滑片，改变电路中的电流，从而改变策动力的频率.
（4）当电动机的振动频率接近或等于橡皮桥的固有频率时，橡皮桥倒塌.
自行设计的临界演示实验让学生不仅加深印象，教师从中除了激发学生进一步探索其中的奥妙的兴趣外，还产生了多用身边的仪器实验来学好物理的良性正反馈.
3.3 把与应用有关的临界实验展现出来
例如华东版初中教材中强调用电器不能超过它的额定电流工作，不然将会损坏.举灯泡为例，在教学中，我们一般采用的方法是将电流控制在小于，等于或远大于额定电流时观看灯泡的发光情况.临界演示就是使通过的电流远大于额定电流，将电路如图3连接，闭合上电键，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，使灯泡完好发光，改变滑动变阻器电阻，从而改变电路中的电流，当远大于额定电流时灯泡不亮，滑片再次移到原来位置时，会发现灯泡已损坏.这样给学生一种真实的感觉.
其实对这个临界演示，在早期的照相机一次闪光中就已用过，照相机的机内闪光等损坏，为了达到预先的效果，如图4所示，将一个额定电压为6.3 V的小灯泡接在220 V的电压上，再与快门下的接头相连，当快门按下的瞬间，小灯泡被直接接在220 V的电压两端，这时电压远大于额定电压，小灯泡发出瞬间的强光，即而熄灭，但起到了闪光灯的效果.
下面要提到的例子在日常生活中应用非常广泛.例如，PTC元件它的电阻在温度很低时很小，随着温度的升高电阻变大，温度达到某一极限时电阻陡增.电冰箱里电动机起动就利用这一元件，为了展现出这一临界态，显然搬出冰箱来不现实.因此，可设计如图5所示的电路.闭合上电键的瞬间，灯泡1和灯泡2同时发光，随着电流的通过，PTC元件温度升高，当达到极限值时，电阻很大，灯泡2相当于断路，接着熄灭.
再如，家用电饭煲下的一块软磁钢在温度100 ℃以下时具有磁性，超过100 ℃时就失去磁性，也属于临界条件的应用.
4 结论
理论与教育实践证明，在教学中如能挖掘教材中临界因素创设一个紧张有序，生动活泼的探索自然奥秘的物理情境，可以帮助学生形成直观鲜明的物理图景（在初中阶段尤其这样）从而使学生好奇心和追根究底的积极性在通过观察和实验后得到满足，进一步激起他们对物理乃至整个自然科学的浓厚的兴趣与学习的强烈愿望，培养学生扩展思维能力，逆反思维能力，强化物理条件，使他们知道任何事物都有一个极限，更好地实现知识迁移，对进一步学习高深知识打下基础.