從物理核心素養(yǎng)角度看待失敗的演示實驗

陳濤

(普寧市華僑中學 廣東 揭陽 515300)

從物理學科核心素養(yǎng)的角度看，演示實驗是學生形成物理觀念、建立科學思維能力、實踐科學探究能力、培養(yǎng)科學態(tài)度與責任的重要途徑，是目前其他方式教學手段不可取代的.但未知、突發(fā)因素會造成教師無法保證每一次課堂演示實驗都成功，實際上演示實驗失敗風險很高.以下3個案例，教師都會遇上相同或者相似的情境，在此作為典例進行探討.

案例1：教師講授電容器原理，按教材實驗裝置安裝極板和驗電器后，摩擦橡膠棒使極板帶電，但是反復接觸、移動極板，驗電器指針無反應，多次嘗試無效后教師改為PPT演示分析.

案例2：教師演示胡克定律，利用彈簧測力計和鉤碼作出多組數(shù)據(jù)輸入電子表格后，形成的圖像不經(jīng)過原點，不成直線.演示實驗出現(xiàn)問題后，學生表現(xiàn)出極大興趣，授課教師引導學生研究原因，最后發(fā)現(xiàn)是因為采用的彈簧自身質(zhì)量過大而鉤碼質(zhì)量太小，不滿足輕質(zhì)彈簧的條件，造成明顯偏差.

案例3：教師用創(chuàng)新實驗器材，分析電磁阻尼現(xiàn)象，在斜面上放置環(huán)形導線，A車底部無磁鐵，B車底部有磁鐵，演示時兩車基本同步到達底部，無明顯差異，演示未能體現(xiàn)阻礙效果.教師改變斜面傾斜角度，重復試驗，A車停止在斜面位置比B車停止在斜面位置遠，教師解釋是電磁阻尼現(xiàn)象造成該結(jié)果.

1 從形成物理觀念角度看演示實驗失敗的影響

演示實驗的作用，在于讓學生看到的、直觀的物理現(xiàn)象和教師在課堂上教授的、經(jīng)提煉的、抽象總結(jié)出來的規(guī)律能夠完美統(tǒng)一起來，使學生頭腦中的感官印象，提煉升華到物理概念和規(guī)律，形成學生對物理世界的根本認識.演示實驗失敗，代表教師傳授給學生的物理概念、規(guī)律與學生看到的物理現(xiàn)象發(fā)生沖突，導致學生懷疑、不接受課程預期形成的觀念和結(jié)論.

案例1就是典型的物理觀念形成失敗，教師用PPT演示進行彌補，是不可能完全解決學生因?qū)嵨镅菔臼≡斐傻恼J知沖突，這就要求教師在課前做周密安排、把控實驗，盡一切可能避免差錯，而不是寄希望于如何彌補和應對.

2 從科學思維角度去界定失敗的演示實驗

在課程中，演示實驗一旦出現(xiàn)問題，教師都會嘗試挽救實驗，試圖讓課堂重新回到原來的預定軌道上，教學經(jīng)驗豐富的教師還會因勢利導，引導學生研究失敗原因，通過分析讓學生學習排除故障，反而整個課堂非?；钴S，這樣的實驗算不算失??？從物理學科核心素養(yǎng)視角去看，演示實驗主要目的在于構(gòu)建學生科學思維中的科學論證環(huán)節(jié)，讓課程中的知識在實驗中得到驗證.無論教師如何應變，論證結(jié)果與原預定目標不符，學生學習的整個構(gòu)建過程就失敗了，在教師指導下研究故障，引發(fā)學生其他興趣，也是另外一個科學思維過程，不能掩蓋預期目標不達成這一事實.所以，只要預期的科學論證過程不能實現(xiàn)，都應歸為失敗的演示實驗.

案例2中，教師通過應變處理，研究了故障這個新問題，并完成故障排除，但是預期目標定律驗證不能達成，科學論證過程失敗，應確定為失敗的演示實驗.成功引導學生研究出問題的原因，也只能視為另外一個問題完成.

3 從科學探究過程去研究失敗的演示實驗

演示實驗從科學探究上看，是針對課程預定問題，通過演示實驗獲得證據(jù)支持，進而解釋和進行交流.演示實驗失敗，是證據(jù)獲取失敗，同時引發(fā)另外一個“為什么會失敗”的新問題.從這一角度看，教師面臨實驗失敗時，能做出選擇就兩個方向，是繼續(xù)原有問題的探究？還是對新問題進行探究？有經(jīng)驗的教師往往能妥善處理，引導課程，而一些教師卻顯得驚慌失措，其關(guān)鍵在于能否判斷出問題的核心，迅速選擇是將兩個問題結(jié)合起來進行探究，解決新問題，繼續(xù)老問題，還是指出問題所在，確定無法完成，拋棄演示實驗繼續(xù)教學過程.選擇是否合適、是否有利于課程，取決于教師的學術(shù)水平和應變能力.

案例2中，教師若是能夠當場更換彈簧，完成胡克定律驗證演示實驗，就實現(xiàn)了兩個問題的探究過程，課程就將非常成功.

4 從科學態(tài)度與責任角度去對待演示實驗失敗

演示實驗一旦失敗，無論采用何種處理方式，本身就是一種失敗挫折.教師處理問題的態(tài)度將對學生起示范作用，甚至可影響學生未來面對其他問題的態(tài)度.這要求教師從科學態(tài)度與責任角度去對待演示實驗失敗，其核心是培養(yǎng)學生的科學精神，科學精神就是實事求是精神，需要在實踐中培養(yǎng)和體現(xiàn).對待演示實驗中出現(xiàn)的問題，不主觀臆斷，不弄虛作假，以嚴謹?shù)膽B(tài)度對待問題，不帶任何先驗成分探究事物規(guī)律，絕不能回避、隱藏問題.

案例3中，實驗體現(xiàn)電磁阻尼效果不明顯，主因是磁鐵磁感強度太小和環(huán)形導線匝數(shù)過少.教師采用改變角度的方法，是改變重力沿斜面方向的分力大小，最后小車在斜面上停下的主因是摩擦力，電磁阻尼對小車的影響是阻礙，不是阻止，是不可能讓小車停止在斜面上.教師用這樣的演示實驗說明電磁阻尼，本身就是錯誤的，主觀臆斷小車停止位置不同就是電磁阻尼現(xiàn)象，缺乏對事物分析需要的嚴謹態(tài)度，雖然當場學生沒有異議，但存在很多漏洞，經(jīng)不起事后推敲，完全是失敗的演示實驗.在創(chuàng)新演示實驗中，教師要以科學的態(tài)度，把握實驗的本質(zhì)，經(jīng)受他人的“挑刺”，才能形成一個優(yōu)秀的創(chuàng)新實驗.

5 結(jié)束語

只有將演示實驗的問題，放在物理核心素養(yǎng)的要求下審視，才能發(fā)現(xiàn)簡單問題背后，有更多深層次的思考，才能知道問題、思考問題和解決問題.演示實驗如此，其他工作亦如此.