挖掘?qū)W生物理實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值

李維兵

摘 要 挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn)過程中錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值，把其開發(fā)為教育資源，可以讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、操作順序?yàn)楹我@樣要求，在引導(dǎo)探究、解決意外的過程中提升學(xué)生的思維品質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的自我效能感，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵。要挖掘?qū)嶒?yàn)錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值需要教師更新觀念，提升自己的實(shí)驗(yàn)技能，需要教師之間在實(shí)驗(yàn)課上互助合作。

關(guān)鍵詞 挖掘 實(shí)驗(yàn) 錯(cuò)誤 內(nèi)涵

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師希望學(xué)生通過完成實(shí)驗(yàn)探究，習(xí)得各種能力。然而，在實(shí)驗(yàn)中各種錯(cuò)誤頻發(fā)，如何處理學(xué)生實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的錯(cuò)誤，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為物理教學(xué)的基石和展示物理課程魅力的平臺，是教師面臨的課題。挖掘?qū)嶒?yàn)中錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值，才能讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過程中成為真正的腦力勞動者；也才能提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的思維含量，實(shí)現(xiàn)舉一反三、融會貫通，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有內(nèi)涵。

一、學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的類型及解決

1.實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范導(dǎo)致的意外

如果實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的錯(cuò)誤是由于學(xué)生對操作順序、注意事項(xiàng)等不清楚、不理解造成，只告訴學(xué)生該怎樣做是不夠的。更智慧的做法是引導(dǎo)學(xué)生思考自己的做法有沒有問題？哪里有問題？該如何改進(jìn)才是正確的？為何要這樣做？

案例1：在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來研究勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中，雖已在黑板上清楚書寫了實(shí)驗(yàn)步驟，且做了示范，但是在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的操作順序還是看起來比較混亂。本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生經(jīng)常會把步驟“把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著重量適當(dāng)?shù)你^碼”（下文記為A步驟）和“將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔”（下文記為B步驟），以及“換上新的紙帶，再重復(fù)做三次”（下文記為C步驟）和“斷開電源，取下紙帶”（下文記為D步驟）順序弄反。雖然教師看到出錯(cuò)會不停地提醒糾正，但是效果有限。

策略1：引導(dǎo)思考實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范的合理性和必要性

如在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該讓學(xué)生思考：先做A和先做B有何不同？如果先做A，細(xì)線與鉤碼和小車相連并跨過滑輪后再把紙帶固定在小車上，并穿過限位孔會造成什么樣的情況？如果學(xué)生還想不明白，可以讓學(xué)生試誤（按照自己認(rèn)為的順序做一遍），讓學(xué)生帶著問題在實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)在何處。經(jīng)過思考與試誤，學(xué)生明白：如果做了A再做B，那么在B步驟固定紙帶于小車尾部、把紙帶穿過限位孔的過程中，導(dǎo)致細(xì)線從滑輪脫落是大概率事件，A步驟要重做。可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析得出：做A再做B，那么實(shí)驗(yàn)操作順序如圖1所示。

如果先做B再做A，操作順序如圖2所示 。

做事應(yīng)按照一定順序進(jìn)行。在沒有特殊要求的情況下，做到某處應(yīng)該把該處的事情做完，再轉(zhuǎn)到別處，這樣才顯得條理清晰。實(shí)驗(yàn)中先固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器于平板上，就應(yīng)該先把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器這一邊的事做完，再轉(zhuǎn)移到平板的另一端去栓小車掛鉤碼，否則按照先A后B的順序，實(shí)驗(yàn)操作就像圖1，感覺非常凌亂，不科學(xué)。

C和D不能互換，也需要通過引導(dǎo)學(xué)生思考，在實(shí)踐中找出問題。這樣學(xué)生才會對實(shí)驗(yàn)步驟為何要這樣做有深刻的理解，對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)也才有深刻體驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)儀器缺陷導(dǎo)致的錯(cuò)誤及解決

實(shí)驗(yàn)中由于儀器的保養(yǎng)、維護(hù)不夠及時(shí)，實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備過程中不夠細(xì)心等原因會導(dǎo)致有些小組分配到的實(shí)驗(yàn)器材存在缺陷，這會導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)難以繼續(xù)下去，及時(shí)給學(xué)生更換器材是我們的優(yōu)先選項(xiàng)，但是更有價(jià)值的做法是引導(dǎo)學(xué)生利用有缺陷的器材完成實(shí)驗(yàn)，甚至以此為背景編制典型例題。

案例2：在測量“金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生用螺旋測微器測出金屬絲的直徑。螺旋測微器的讀數(shù)就是一個(gè)難題，在讀數(shù)中各種意外層出不窮。例如，有學(xué)生手里的螺旋測微器測量前零刻線沒有對齊，測量時(shí)仍然按老師介紹的照讀數(shù)規(guī)則按部就班地讀數(shù)，原本結(jié)果約為0.500mm左右，學(xué)生的讀數(shù)卻出現(xiàn)0.784mm和0.376mm等明顯錯(cuò)誤。

策略2：引導(dǎo)學(xué)生在有缺陷的實(shí)驗(yàn)器材下完成實(shí)驗(yàn)

面對有缺陷的實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生利用有缺陷的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)為上策。利用有缺陷的器材成功完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更有成就感，更能通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣和熱情。以用螺旋測微器測金屬絲的直徑為例，有同學(xué)手里的螺旋測微器起始位置沒有對準(zhǔn)零刻線，應(yīng)該教會學(xué)生用0.784mm減掉未測量直徑前螺旋測微器的讀數(shù)，而讀得0.376mm這應(yīng)該教會學(xué)生如何對螺旋測微器進(jìn)行調(diào)零。

3.實(shí)驗(yàn)中偶發(fā)錯(cuò)誤及解決

實(shí)驗(yàn)過程中總會出現(xiàn)各種偶然的意外錯(cuò)誤，這些意外常常出乎教師和學(xué)生的意料。要解決這些意外錯(cuò)誤，甚至沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，教師解決起來也往往比較棘手。但是這些意外也很有教學(xué)價(jià)值，教師應(yīng)該盡量抓住，深度挖掘。

案例3：在測量“金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生測量鎳鉻的電阻率，但是有同學(xué)沒有聽清講解，連接電路時(shí)接了康銅。于是閉合開關(guān)后電流表有讀數(shù)，但是電壓表讀數(shù)為零。無論如何移動滑動變阻器電壓表都沒有讀數(shù)，電流表讀數(shù)變化明顯。在該實(shí)驗(yàn)中還有同學(xué)電壓表、電流表的讀數(shù)很小，且移動滑動變阻器時(shí)電流表、電壓表的讀數(shù)看不到明顯變化。反復(fù)檢查電路沒有問題，學(xué)生困惑不解。

策略3：引導(dǎo)思考實(shí)驗(yàn)中合理選材的必要性

在“測量金屬絲電阻率”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生把原本要測的鎳鉻金屬絲，錯(cuò)接為康銅，移動滑動變阻器電壓表讀數(shù)幾乎都為零，電流表讀數(shù)變化明顯。對這樣的意外，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生檢查電路后，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，分析電路故障在何處。第一步，移動滑動變阻器電流有讀數(shù)變化明顯，而電壓表讀數(shù)始終幾乎為零，說明電路故障應(yīng)該出現(xiàn)在電壓表斷路或者與電壓表并聯(lián)的部分電阻太小。第二步，逐步排查出可能的問題。可引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法的思想排查電路故障。換一個(gè)好的電壓表，如果問題沒有解決，則原來的電壓表沒有問題?？紤]與電壓表并聯(lián)部分（被測金屬絲）是否阻值太小，分得的電壓太小，電表不夠靈敏，故而沒有讀數(shù)。經(jīng)排查本次實(shí)驗(yàn)的故障是后者，康銅是良導(dǎo)體，電阻較小。通過這樣的引導(dǎo)分析，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)中合理選材的重要性，更要學(xué)會電路故障的分析。在這個(gè)過程中學(xué)生的收獲遠(yuǎn)超過告訴學(xué)生錯(cuò)在哪里，如何才對。

策略4：把意外當(dāng)成學(xué)生課外研究的小課題

在“測量金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，有一組同學(xué)閉合開關(guān)后電壓表、電流表讀數(shù)很小，且移動滑動變阻器兩表的讀數(shù)幾乎沒有任何變化，電路連接沒有問題。這一問題，相對復(fù)雜，可先給學(xué)生更換一套器材，完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，把故障布置成作業(yè)，在給學(xué)生提供原來有故障的那一套實(shí)驗(yàn)器材的基礎(chǔ)上，給學(xué)生提供一些多余的實(shí)驗(yàn)器材，以便研究中更換認(rèn)為有問題的器材，給學(xué)生必要的指導(dǎo)，讓學(xué)生課后去研究。學(xué)生研究后發(fā)現(xiàn)，兩表讀數(shù)很小，且移動滑動變阻器幾乎不變，是因?yàn)殡娐分谐吮粶y對象以外的某用電器阻值過大，后來學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題出在電源上，更換學(xué)生電源后即可排除故障。

二、學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的積極因素

1.讓實(shí)驗(yàn)更有探究性，提升學(xué)生的探究能力

“學(xué)生經(jīng)過自己的探究實(shí)驗(yàn)，不僅習(xí)得知識與技能，加深理解概念與規(guī)律，而且體驗(yàn)其中的樂趣和曲折及科學(xué)思想和精神；而且能獲得感性認(rèn)識，提高動手操作能力，養(yǎng)成積極探索知識的習(xí)慣，訓(xùn)練創(chuàng)造性思維，提升解決問題的能力?！盵1]在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過挖掘?qū)嶒?yàn)中的意外事故，把意外出現(xiàn)的錯(cuò)誤變成教學(xué)資源，學(xué)生需要在老師的引導(dǎo)和幫助下，解決一個(gè)個(gè)新問題。通過對這些未預(yù)設(shè)新問題的探究，可以讓實(shí)驗(yàn)過程更具開放性、探究性，從而使學(xué)生的探究能力得到提升。

2.讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提升思維品質(zhì)

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”。在分析、解決實(shí)驗(yàn)過程遇到的各種問題時(shí)，能夠?qū)W(xué)生思維能力，以及分析問題、解決問題的思路有一個(gè)綜合訓(xùn)練。重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的意外錯(cuò)誤，挖掘其教育教學(xué)的價(jià)值，可以有效地在實(shí)驗(yàn)中提升學(xué)生的思維品質(zhì)，讓學(xué)生的思維更嚴(yán)謹(jǐn)，思路更開放，分析問題的視野更廣闊。

3.動態(tài)生成的資源學(xué)生更容易接受

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的各種意外是轉(zhuǎn)瞬即逝的寶貴教學(xué)資源，如果教師機(jī)智地抓住，并有效利用會取得很好的教學(xué)效果。像這樣來自于學(xué)生身邊的，甚至發(fā)生在學(xué)生自己身上的教學(xué)資源，學(xué)生會倍感親切，在教學(xué)中會更容易積極主動投入到學(xué)習(xí)研究中，教學(xué)效果會更好。此外，利用學(xué)生意外錯(cuò)誤引出問題比教師通過一個(gè)情景或者一道試題預(yù)設(shè)拋出問題更自然，這讓教學(xué)更流暢，學(xué)生更容易接受。

4.提升學(xué)習(xí)物理的自我效能感

利用實(shí)驗(yàn)過程中意外的錯(cuò)誤就是要在實(shí)驗(yàn)中解決意想不到的問題，在實(shí)驗(yàn)中用有缺陷的實(shí)驗(yàn)儀器順利地完成實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)后研究、解決了實(shí)驗(yàn)中意外遇到的難題，通過克服實(shí)驗(yàn)中的這些困難，都可以幫助學(xué)生樹立、激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣和信心，很好地提升學(xué)生的自我效能感，更好實(shí)現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)中“發(fā)展好奇心與求知欲，發(fā)展科學(xué)探索興趣”的目標(biāo)。

三、利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤實(shí)施有效教學(xué)的建議

挖掘?qū)嶒?yàn)中學(xué)生錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值，可提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主動性，提升物理實(shí)驗(yàn)課堂品質(zhì)。然而要充分挖掘?qū)嶒?yàn)錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值，對教師提出了更高的要求。教師要更新觀念，提升實(shí)驗(yàn)技能，在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)進(jìn)行密切配合。

1.教師更新觀念

日常教學(xué)中，教師由于觀念上對實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤不重視，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤處理過于簡單，對實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤的教育價(jià)值挖掘不夠，浪費(fèi)了很多轉(zhuǎn)瞬即逝的寶貴教學(xué)資源。教師應(yīng)該不拘泥于時(shí)間的限制，不要只想著趕課程、搶進(jìn)度。要更新觀念，正確認(rèn)識這些意外的教育價(jià)值，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中抓住這些實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤，挖掘其價(jià)值，拓展為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。畢竟教學(xué)不僅是看我們做了多少，更重要的是看我們做好了多少。

2.教師提升實(shí)驗(yàn)技能

教師能否抓住實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的各種意外，并把它們轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，除了觀念上要重視，要有意識地觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，還受教師實(shí)驗(yàn)技能的影響。一個(gè)有嫻熟實(shí)驗(yàn)技能，豐富實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的物理教師，才能抓住一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值，動態(tài)生成教學(xué)資源。

3.教師間相互協(xié)作

挖掘?qū)嶒?yàn)錯(cuò)誤的教學(xué)價(jià)值還受制于教師的精力與時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)中一個(gè)教師要同時(shí)監(jiān)控幾十個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，難免顧此失彼，尤其是對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤進(jìn)行有針對性個(gè)別輔導(dǎo)的時(shí)候，經(jīng)常應(yīng)接不暇，這一組的問題還沒有解決，其他組的同學(xué)已經(jīng)舉手求助。這會導(dǎo)致錯(cuò)失一些經(jīng)典的錯(cuò)誤，也會造成教師在引導(dǎo)學(xué)生解決錯(cuò)誤時(shí)很難都做到深度挖掘。面對這樣的困惑，除了學(xué)校層面應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師的配置，更要提倡科組物理教師間的互助合作，保證實(shí)驗(yàn)課有多個(gè)物理教師在場參與個(gè)性化的輔導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳燕.真實(shí)的切身體驗(yàn)快樂的物理課堂[J].物理教學(xué)探討，2011.29（10）.

【責(zé)任編輯 孫曉雯】