吳忠文
(湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東簡中學(xué) 廣東 湛江 524000)
失敗實(shí)驗(yàn),物理課堂的一筆財(cái)富
吳忠文
(湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東簡中學(xué) 廣東 湛江 524000)
實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)的重要組成部分,大部分實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),因此大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是“成功的”。有成功就有失敗,“失敗實(shí)驗(yàn)”同樣也是物理課堂的一筆財(cái)富。
初中物理;失敗實(shí)驗(yàn);教學(xué)策略
實(shí)際上,實(shí)驗(yàn)并沒有成功與失敗之分,通過現(xiàn)象了解規(guī)律才是實(shí)驗(yàn)的真正目的所在。所謂的“失敗實(shí)驗(yàn)”,指的是期望現(xiàn)象沒有出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。本文以人教版教材為例,淺析“失敗實(shí)驗(yàn)”的價值,與各位同行共享。
初中階段的物理實(shí)驗(yàn)主要以演示實(shí)驗(yàn)為主,重點(diǎn)讓學(xué)生觀察現(xiàn)象,加深印象。換句話說,所謂的演示實(shí)驗(yàn)就是給學(xué)生增長見識,可以不出意外的成功,但是反過來一想,當(dāng)然也可以“有所企圖”地失敗。有意設(shè)計(jì)“失敗”的物理實(shí)驗(yàn),可以強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知。
例如九年級第十五章的“兩種電荷”一節(jié)。本節(jié)有一個引入實(shí)驗(yàn),是摩擦起電的小實(shí)驗(yàn)。摩擦起電的實(shí)驗(yàn)由一對玻璃棒與絲綢、橡膠棒與動物毛皮來完成,但是在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時,我特意改換了摩擦棒,換成了鐵棒。鐵棒當(dāng)然不能完成這個實(shí)驗(yàn)的要求,我的目的在于通過“成功”與“失敗”的對比,強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知,使學(xué)生真正了解實(shí)驗(yàn)原理。我拿著鐵棒在絲綢上不斷摩擦,然后試圖吸引碎紙屑,當(dāng)然沒有任何反應(yīng)。這時同學(xué)們就有疑問了:難道老師把實(shí)驗(yàn)搞砸了?我見時機(jī)成熟,就適時提問:同學(xué)們,這個鐵棒摩擦絲綢,試了好多次都沒有成功,我們怎么解決呢?有同學(xué)提出換一個新的絲綢,還有同學(xué)提出摩擦得快一些??墒墙?jīng)過嘗試之后,這些方法都不可行,此時同學(xué)們也發(fā)現(xiàn)了問題出在了鐵棒上。我進(jìn)而解釋道:鐵棒是可以導(dǎo)電的,帶上電荷后迅速就傳導(dǎo)沒了,一直帶不上電。要想實(shí)驗(yàn)成功,必須選用絕緣棒,它們的電荷是“給出”和“接受”的關(guān)系,不能進(jìn)行傳導(dǎo)。這樣一來,電荷形成的原理就大致形成在學(xué)生的頭腦中了。
實(shí)驗(yàn)雖“失敗”了,但是卻“成功”地引起學(xué)生的注意力。這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以是一種反向說明,強(qiáng)化了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)知,加深了印象。
實(shí)驗(yàn)的成功與否由多個因素決定,操作者、實(shí)驗(yàn)器材、環(huán)境等很多因素都影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在課堂上出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的失誤也很正常。但是失誤也是一種資源,一旦實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)失誤,教師一定要隨機(jī)應(yīng)變,將“失敗實(shí)驗(yàn)”順?biāo)浦郏龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究。
以九年級第十五章第2節(jié)為例。本章節(jié)的實(shí)驗(yàn)主要是電路實(shí)驗(yàn)的演示,學(xué)生首次接觸電路與電流,因此重點(diǎn)演示電路的組成與原理。我在課堂上連接好由電源、開關(guān)、燈泡、導(dǎo)線組成的簡單電路后,然后閉合開關(guān),燈泡并沒有亮起。這不是我有意為之的,本意是向大家簡單演示電路中的電流現(xiàn)象,因此看到實(shí)驗(yàn)“失敗”后,我反復(fù)調(diào)整電源、燈泡,可是沒有任何反應(yīng)。想要按照原計(jì)劃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是不可能了,再調(diào)整的話又浪費(fèi)時間,我靈機(jī)一動,借失敗現(xiàn)象給大家講講“故障排除”。我問學(xué)生:同學(xué)們看,經(jīng)過老師反復(fù)調(diào)整,電路中沒有電流形成,這說明電路是“斷著的”,我們該如何排除故障?這時候有同學(xué)反映可能是電源沒電了,還有同學(xué)們提出可能是燈泡壞了。我聽取學(xué)生的意見分別更換了電源和燈泡,結(jié)果更換之后燈泡還是不亮。此時的課堂氛圍已經(jīng)非常濃郁了,大家紛紛獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。有一位同學(xué)終于發(fā)現(xiàn)了“隱秘之處”,提出可能是導(dǎo)線有問題。我開始向大家展示逐根更換導(dǎo)線,最終檢查出原來是開關(guān)與燈泡之間的導(dǎo)線故障導(dǎo)致燈泡不亮。
任何實(shí)驗(yàn)都不是能百分之百成功的,故障在所難免,排除故障也是一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)技能。教師不僅要教會學(xué)生實(shí)驗(yàn)“應(yīng)該”是什么樣,更要教會學(xué)生“為什么”是這樣,也就是出現(xiàn)問題、解決問題。
實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ),我們所有的大部分物理知識都是由歷代物理學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)而出的,物理實(shí)驗(yàn)的精神講求一個“真”字。尊重?cái)?shù)據(jù)、實(shí)事求是應(yīng)該是每一個實(shí)驗(yàn)者的基本素質(zhì)。
在八年級下冊的第十一章有這樣一個實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化。我們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,具體操作是將小物塊與紙條相連接,紙條穿過打點(diǎn)計(jì)時器,讓物塊自由下落,測出物塊下落的高度h和落地的瞬間速度v,驗(yàn)證mgh=mv2/2是否成立。下落高度是預(yù)先量好的,物體下落的瞬間速度用該區(qū)間的平均速度代替。學(xué)生按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程中比較順利。但是在處理數(shù)據(jù)時,有幾位同學(xué)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了問題,實(shí)驗(yàn)結(jié)論沒有成立,動能與重力勢能相差了有一倍之多。因此我用他們的實(shí)驗(yàn)器材重新做了一遍實(shí)驗(yàn)之后,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)仍然與結(jié)論不符。這時我下意識地檢查器材,發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室配給的紙條與打點(diǎn)計(jì)時器不匹配,使紙條與計(jì)時器之間產(chǎn)生了較大摩擦力,導(dǎo)致了重力勢能的流失。我突然認(rèn)識到,其他學(xué)生的數(shù)據(jù)很有可能也有這種情況,但是為了“迎合”結(jié)論而改造了數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,我當(dāng)眾表揚(yáng)了幾位如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的幾位同學(xué),并滲透給大家實(shí)驗(yàn)要求真求實(shí)的思想。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是了解規(guī)律的第一手資料,保持?jǐn)?shù)據(jù)的原貌堪比“保護(hù)現(xiàn)場”。實(shí)事求是也是一種必要的科學(xué)態(tài)度。
在物理中還有一種就是制作型實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生組裝一些物理小模型。平時學(xué)生動手機(jī)會較少,在制作時出現(xiàn)失誤在所難免,作為教師要鼓勵學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)他們永不言棄的實(shí)驗(yàn)品質(zhì)。
例如在九年級第二十章有一個制作電磁鐵的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料非常簡單,只需一根鐵釘、一卷漆包線和一個電源即可。但是在實(shí)驗(yàn)室,我的要求高了一些,要求學(xué)生把電磁鐵裝在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)盒里,并且理清線路。在實(shí)驗(yàn)過程中,有幾位同學(xué)遲遲安裝不上,顯得有一些焦急。在多數(shù)學(xué)生完成安裝后,我開始鼓勵他們:別著急,試試換另一種接線方式看看?鐵釘纏繞的長度可不可以再調(diào)整一下呢?學(xué)生遵照我的建議進(jìn)行嘗試,期間我還為他們更換了難用的實(shí)驗(yàn)器材。最終令人欣慰的是,學(xué)生反復(fù)進(jìn)行嘗試,終于安裝成功。實(shí)驗(yàn)失敗的客觀原因固然存在,但是不懼失敗、堅(jiān)持努力的精神卻是非常寶貴的。
做科學(xué)的過程也是不斷嘗試、不斷失敗、不斷改進(jìn)的過程。方法可以改進(jìn),器材可以維修,但是攻克實(shí)驗(yàn)的意志是需要不斷磨練、逐漸積累的。
以上是筆者對失敗實(shí)驗(yàn)的幾項(xiàng)應(yīng)用,希望對教育同行們有所啟發(fā)。失敗實(shí)驗(yàn)作為一種物理資源,同樣具有教學(xué)意義,也是初中物理課堂的一筆寶貴財(cái)富。
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