高中物理實驗教學的錯因分析與對策

唐惠強

【摘要】 ?高三實驗復習很多學生都有這樣的心理“想說愛你不容易”，實驗題作為高考的必考題型之一，無論是歷年的高考還是各地的模擬考，一直以來得分率都不盡如人意。本文在作者多年的教學實踐中借助錯因分析，通過引導學生正確歸因、增加基本體驗與經(jīng)歷、實驗變式訓練、以及利用病歷診斷卡等對策來完成學生在實驗考試中的逆襲，從錯誤走向正確。

【關鍵詞】 ?錯因分析 實驗教學 對策 變式訓練

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?【文獻標識碼】 ?A ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】 ?1992-7711（2015）08-074-02

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在課堂上，物理因實驗而讓人興奮，在考場上，物理又因實驗而讓人糾心。在實際的實驗教學中，很多學生都有這樣矛盾的心理，既期待實驗又害怕實驗，尤其在高三的復習中，實驗成為了部分學生永遠的“痛”，在經(jīng)歷了十多遍的反復操練后，面對實驗考題還是茫然不知所措。學生慌了神，老師亂了譜，如何來解決這個難題？本人在實驗復習的過程中嘗試用錯因分析的方法，采取恰當?shù)膶Σ?，把脈學生的學習，收到了一定的效果。

一、實驗教學實施錯因分析與對策的必要性

1.實施錯因分析，能充分挖掘錯誤價值

科德是現(xiàn)代意義上的錯誤分析理論的先驅，在他的著作《學習者錯誤之重要意義》一文中明確指出：錯誤是學習過程中不可缺少的重要組成部分。錯誤是學習者在探索未知世界領域必然要經(jīng)歷的一個過程，可以說沒有錯誤或失敗，人類就不會進步。所以我們不需要也完全沒有必要面對失敗或錯誤，就象洪水猛獸般驚慌失措，而更多的應該冷靜客觀地分析錯誤產(chǎn)生的原因，只有這樣你才能正視錯誤，從另一個側面充分挖掘錯誤或失敗的價值，把握住更多的具有教育價值的機會。

2.實施錯因分析，能提高策略的有效性

“失敗乃成功之母”這句至理名言大家耳熟能詳，在成功的道路上失敗或錯誤是在所難免的，但不是經(jīng)歷了多次失敗或錯誤就一定會成功，失敗多次與成功這兩者不是充要條件。只有經(jīng)歷了大量的失敗或錯誤嘗試之后，總結經(jīng)驗，找出失敗或錯誤的真正原因，抓住事物的本質，正本清源才能采取切實有效的應對之策，一步步逼近成功，否則再多的努力都無助于問題的解決。

二、實驗教學中的常見錯誤現(xiàn)象及原因分析

高中物理實驗考查主要圍繞以下幾個方面：基本實驗儀器的選擇和使用、實驗原理和電路設計、數(shù)據(jù)處理與分析以及實驗誤差分析。學生在這些實驗的高頻考點上常常出現(xiàn)失誤，以下是學生在實驗復習中常見的典型錯誤以及產(chǎn)生的原因。

1.基本實驗儀器的讀數(shù)

儀器讀數(shù)是學生實驗考查中最常見的形式，涉及到的儀器有刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、電阻箱、多用電表等，讀數(shù)方法各不相同，對物理基礎知識不扎實的學生而言，這一關往往屢戰(zhàn)屢敗。例如，20分度游標卡尺的讀數(shù)：

甲學生讀數(shù)為：7.4mm

乙學生讀數(shù)為：7.2mm

丙學生讀數(shù)為：6.20mm

錯因分析：以上幾位學生讀數(shù)都存在問題，甲學生把20分度的游標卡尺當成是10分度;乙學生在讀數(shù)過程中把0.05×4=0.20的最后的零去掉了，認為這個零可有可無，其實小數(shù)點后面的零實際反映著這個數(shù)據(jù)的精度程度，不能隨意增加或刪除。丙學生的錯誤在于把游標尺的邊緣作為讀數(shù)的起點，正確的讀數(shù)應為：7+0.05×4=7.20mm。

2.實驗電路設計

伏安法測電阻是三大電學實驗之一，在電學實驗的復習中肯定作為大餐來點、嘗、品。但就是如此關照，學生還是錯誤連連。例如：某待測電阻Rx的阻值在80-100Ω之間，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供如下器材：

A.電流表A1（量程60mA，內阻r1約為15Ω）

B.電流表A2（量程0.6A，內阻r2約為0.2Ω）

C.電壓表V（量程3V，內阻r=100Ω）

D.滑動變阻器R，最大阻值約為10Ω

E.電源E（電動勢4V，內阻很小）

F.開關s、導線若干

甲學生的電路設計 ? ? ? ?乙學生的電路設計 ? ? ? ? ?正確的電路圖

錯因分析：以上兩位學生電路設計上都想到了伏安法測電阻，只是在電表的選擇以及位置的擺放上有所不同，雖然思路是正確的，但在細節(jié)上都沒有處理好。甲學生在電表選擇上只是憑慣性思維（學生電流表量程0.6A為主），沒有做數(shù)據(jù)的估算，本題中流經(jīng)Rx的電流在30mA左右，如選擇A2，指針偏轉過小不能進行讀數(shù)。乙學生考慮了估算問題，結合伏安法中誤差問題的分析，依據(jù)Rx>■故采有了內接法來減小測量誤差，按理來說已經(jīng)考慮得很周到，但這里卻在內外接法適用條件上張冠李戴，當電表內阻已知時，待測電阻可以得到精確值，內外接法原則就不再適用了。故本題的正確電路如右上圖所示，Rx=■

3.實驗數(shù)據(jù)處理

測電源電動勢和內阻實驗給我們展示了實驗數(shù)據(jù)處理的另一種方法——圖象法，圖象法優(yōu)點在于直觀，缺點過于抽象，所以學生在運用過程中錯誤率較高。例如，某次測量電源電動勢和內阻的實驗如圖甲所示，其中保護電阻R0=2Ω，通過描點法作圖得到圖乙，求電源的電動勢和內阻。

甲學生：電動勢E=1.5V，內阻r≈3.9Ω

乙學生：電動勢E=1.5V，內阻r≈1.9Ω

丙學生：電動勢E=1.5V，內阻r≈2.6Ω

錯因分析：根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir，三位學生都利用了圖象與縱軸的交點和斜率信息，但在運用過程中沒有靈活應變，生搬硬套導致了種種錯誤。其中甲學生的錯誤最明顯既沒有考慮縱軸的起始刻度問題又沒有考慮等效電源問題;乙學生的錯誤在于考慮了等效電源但沒有顧及坐標原點問題;丙學生考慮了坐標原點問題，卻又疏忽了等效電源問題。這些錯誤來源于學生平時拿來主義慣了，揣摩考題設計思路，深入研究問題本質的機會過少。

4.實驗誤差分析

誤差是實驗與生俱來的產(chǎn)物，不可分割，進行誤差分析能幫助我們更全面的來認識事物本質，我們學生在這方面往往研究不夠深入，多數(shù)情況都停留在背實驗的基礎上。例如，測量土豆電池的電動勢與內阻，電路圖選擇圖一還是圖二呢？

錯因分析：多數(shù)學生會選擇左圖，原因在于學生對測電源電動勢和內阻實驗電路圖很熟悉，形成了條件反射，往往就會無視考題的變形，跳入陷阱。水果電池內阻很大，是普通干電池內阻的幾百甚至上千倍，這時如果采用左圖，電壓表上的分流作用非常明顯，這時總電流的測量誤差就相當大，從而導致實驗結果失真。右圖能很好的規(guī)避這個問題，電流表的分壓影響在小電流和小內阻的雙重作用下變得微不足道，能較準確的得到實驗結果。

在面對學生實驗過程中出現(xiàn)的種種錯誤，我們該抱有怎樣的態(tài)度？若要糾正錯誤，又該采取怎樣的策略才能達到最佳效果呢？

三、基于錯因分析，采取有效策略

1.正確歸因，增強學習動機和信心

在大量學生錯誤的調查中發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，學生起初都有很好的愿景，學習欲望強烈，但在經(jīng)歷了一次次的失敗與挫折后，“我是不是真的不行”這種念頭會越發(fā)強烈，信心開始動搖，付出開始懷疑，如何讓學生擺脫這樣的困局？韋納的歸因理論認為，一個人解釋自己行為結果的原因會反過來激發(fā)他的動機，影響他的行為、期望和情感反應。當務之急我們要幫助引導學生形成正確的歸因，從內因導向外因，從穩(wěn)定導向不穩(wěn)定，挽救學習的欲望，增強學習動機，打造健康的心理防線。

2.增加基本經(jīng)歷和體驗，理論聯(lián)系實際

“重教材、輕實踐，重課堂、輕課外，重知識、輕方法”在這樣的教育大背景下學生很少有機會參與各種學習探究活動，都是在老師精心設計的速成班中成長起來。學生建構起來的知識多半是直接經(jīng)驗和拿來主義為主，少有探究，在大型考試面前這樣的知識體系就如同歷經(jīng)風雨的古老城墻一樣轟然倒下。

3.運用變式訓練，盤活知識

高三學生進行了系統(tǒng)的實驗復習，經(jīng)過了幾輪習題訓練，解題的速度上來了，但是得分率卻遲遲不見起色，問題在哪？冷靜下來想一想，是不是我們更多的在進行機械的、重復的訓練，方法在反復操練中僵化，知識在反復操練中變質。如何才能變被動為主動，讓實驗訓練收到奇效，變式訓練是一劑行之有效的良方，運用一題多變、一題多解、多題歸一的思想，定能化解困局，盤活知識。

4.構建認知沖突，增強知識記憶

在認知領域，老師的講評、實驗的演示等行為都可以理解為對大腦的刺激，刺激越強，興奮度越高，就如同水面上扔一石塊，石塊越大，激起的漣漪越大，激蕩的時間就越長，所以我們要扔一塊“大石頭”在學生的腦海里，使學生記憶更加深刻，知識掌握更加牢固，如何才能形成“大石頭”？在實驗教學中創(chuàng)設一些與學生原有的認知結構不同甚至是矛盾的現(xiàn)象，給學生制造認知沖突，形成強烈的刺激，激發(fā)學生的求知欲，引發(fā)學生的積極思維。

例如，在串并聯(lián)規(guī)律的教學中可設計如下實驗情景和問題設問：

白熾燈俗稱“燈泡”是我們照明設備中最常見的元件之一，常見的有“220V25W”、“220V40W”、“220V60W”、“220V100W”，眾所周知，功率越大，照明效果越好。現(xiàn)在分別用功率為40W和25W的兩燈串聯(lián)接入電路進行實驗……

（1）通過觀察比較兩燈的亮暗

（2）猜測兩盞燈的功率分別是多少？（猜完后來查看電燈標識，看看猜測的對不對）

（3）能否用所學的物理知識來解釋？

5.建立“病歷診斷卡”，根治錯誤

在實際教學中學生在同一個問題上接二連三的犯錯，這里就體現(xiàn)出學生在“匆忙”解決問題后不能很好的進行解題的反思，沒有進行知識序和思維序的重構。學生在碰到困難時，經(jīng)同學交流、老師點撥后在問題與方法之間初步建立起一對脆弱關系，在變式訓練大行其道的今天這對關系往往不堪一擊。如何才能牢固維系這對關系？嘗試建立“病歷診斷卡”就是不錯的選擇，它需要學生在“病歷卡”上詳實記錄出錯事實，以及診斷自已出錯的原因，弄清問題的本質，提煉方法與經(jīng)驗。從心理學來看，一是可以對頭腦中錯誤的認知聯(lián)系進行重組，建立知識間的“非人為的，實質性聯(lián)系”，防止理解的片面性，二是可以強化對相關知識的理解和記憶，防止知識模棱兩可，從根本上破除自己不正確的思考方式，有利于錯誤的糾正。建立和整理“病歷診斷卡”雖然需要一定的時間投入，但只有找到了病因，才能對癥下藥，所以它比靠不斷機械強化來達到解決問題的目的要經(jīng)濟有效的多。

想學生之所想，急學生之所急，在考分提升與能力發(fā)展的雙重標準下，通過錯因分析，抓住教育契機，尋找行之有效的解決策略，讓學生多一些“吃一塹，長一智”的經(jīng)歷，少一些“好了傷疤忘了疼”的遺憾，從錯誤走向正確，從失敗走向成功。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]中學物理教學2014（1）（2）.

[2]安奈特·科莫斯安奈特.《基于問題的學習：理論與實踐》，高等教育出版社2013.1.

[3]伯納德·維納.《動機和情緒的歸因理論》，1986年出版.

[4]蔣毅暉.高中物理實驗圖解廣西師范大學出版社.

[5]梁旭.用“四基目標”指導物理教學《物理教學》，2013年第07期.