當(dāng)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書上結(jié)論有差異時(shí)，怎么辦？

劉慶華

【摘要】當(dāng)我們?cè)谖锢碚n題實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書上結(jié)論有差異時(shí)，我們應(yīng)該及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生去尋找“差異”存在的原因，鼓勵(lì)學(xué)生大膽地提出自己的猜想和想法，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探究，教師要利用好“差異”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生成性教學(xué)資源，這樣有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的提高，也有利于教師自身專業(yè)素質(zhì)的提高。

【關(guān)鍵詞】物理;實(shí)驗(yàn)探究;課堂教學(xué);核心素養(yǎng)

要實(shí)施素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育以及新課程改革教學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮著極其重要的作用。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中無論是教師課堂演示還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)過程中由于實(shí)驗(yàn)過程的偶然性、特殊性，還有受當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，以及實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備的限制，有的時(shí)候?qū)嶒?yàn)結(jié)果會(huì)與書上的結(jié)論有些差異。例如，在人教版九年級(jí)物理全一冊(cè)教材的第十六章第一節(jié)《電壓》中有個(gè)用電壓表測(cè)量電壓的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示，實(shí)驗(yàn)過程和書上結(jié)論如圖2所示。

在我們課堂實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)際上電壓表的兩次示數(shù)是不相等的。我們做的一次實(shí)驗(yàn)是小燈泡兩端是2V，而將電壓表接在電源兩端電壓為3V，這已經(jīng)不是誤差范圍內(nèi)能接受的結(jié)果了。是實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤還是書上結(jié)論有誤？書上的結(jié)論是經(jīng)過了多少專家驗(yàn)證的，應(yīng)該是沒問題，但是我們的實(shí)驗(yàn)操作也看不出有什么問題啊，這個(gè)時(shí)候該怎么辦，是設(shè)法搪塞學(xué)生或者回避問題，還是強(qiáng)行要求學(xué)生記下書上的這個(gè)結(jié)論呢？

一、引導(dǎo)學(xué)生尋找“差異”的原因

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書上的結(jié)論有差異時(shí)，會(huì)對(duì)學(xué)生造成認(rèn)知沖突的失衡。這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)，敢于質(zhì)疑、勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。找出產(chǎn)生差異的原因，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、善于觀察、自主探究的科學(xué)素質(zhì)。

由于初中生的知識(shí)有限，在初中物理學(xué)習(xí)中為了突出某些主要因素，排除其他次要的，往往會(huì)簡(jiǎn)化問題，以便于學(xué)生更好的理解。對(duì)于剛接觸電學(xué)的初中生，為了簡(jiǎn)化問題，我們往往告訴學(xué)生導(dǎo)線是不計(jì)電阻的，但實(shí)際上導(dǎo)線是有電阻的，既然有電阻，那導(dǎo)線上會(huì)不會(huì)有電壓？通過引導(dǎo)，學(xué)生開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)了，分別在開關(guān)和導(dǎo)線兩端并聯(lián)上電壓表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表的指針發(fā)生了較小的偏轉(zhuǎn)，證實(shí)了開關(guān)和導(dǎo)線上是有電壓的。那么這樣一來，書上的結(jié)論是不是錯(cuò)誤的呢？書上的結(jié)論沒有錯(cuò)，書上說“在只有一個(gè)用電器的電路中，用電器兩端的電壓與電源兩端的電壓相等”。在我們的實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)線、開關(guān)也有電壓，從某種意義上來說它們也是用電器，這里就不再是燈泡一個(gè)用電器了。如果用電器電阻很大時(shí)，由于導(dǎo)線電阻相對(duì)較小，那么開關(guān)和導(dǎo)線的電阻是可以忽略不計(jì)的。但是，初中生做實(shí)驗(yàn)用的用電器一般都是小燈炮，由于小燈泡的電阻本身就不大，這個(gè)時(shí)候?qū)Ь€和開關(guān)的電阻是很難忽略的。由于導(dǎo)線和開關(guān)的分壓作用，因此，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟書上結(jié)論不相符。如果我們能采用電阻率很小的材料做成的導(dǎo)線、開關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書上結(jié)論就會(huì)接近一些。電阻率較小的材料是銀，再好一點(diǎn)的就是超導(dǎo)體了，這個(gè)恐怕不是我們普通的初中物理實(shí)驗(yàn)室能具備的了。

找到“差異”的原因后，老師還可以趁熱打鐵，進(jìn)一步引導(dǎo)地學(xué)生看看這幾個(gè)電壓之間又有什么關(guān)系，這又為第二節(jié)《串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律》的學(xué)習(xí)做鋪墊。物理實(shí)驗(yàn)過程中，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書上結(jié)論有差異，這是極好的教學(xué)資源，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生尋找差異的成因，讓學(xué)生在真實(shí)的問題情境中進(jìn)行探究，并讓“差異”回歸到課堂教學(xué)目標(biāo)上，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，促進(jìn)其對(duì)物理知識(shí)的掌握，而且能有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，甚至提出新的、富有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)思路，在這個(gè)過程中課堂教學(xué)目標(biāo)也達(dá)到了。

二、“差異”可成為生成性課堂資源

課堂上，學(xué)生一個(gè)突發(fā)的念頭、一句無心的話、一個(gè)錯(cuò)誤的理解都能成為生成性課堂資源。開發(fā)這種生成性課程資源，往往最切合學(xué)生認(rèn)識(shí)的“最近發(fā)展區(qū)”，讓學(xué)生在一個(gè)較高的認(rèn)知平臺(tái)上，“跳一跳”就能獲得較大的發(fā)展。

就拿電壓表測(cè)量電壓的這個(gè)實(shí)驗(yàn)來說，在學(xué)生找到了“差異”形成的原因后，有同學(xué)提出既然“差異”是由實(shí)驗(yàn)器材引起的，是由于開關(guān)和導(dǎo)線的分壓作用造成的，那就保留開關(guān)和導(dǎo)線，只將電壓表替換小燈泡，這樣測(cè)出來的結(jié)果，兩次的數(shù)據(jù)是否相等呢？學(xué)生立馬又開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作起來，結(jié)果保留開關(guān)和導(dǎo)線跟直接用電壓表測(cè)出的結(jié)果是一樣的，還是跟接在小燈泡兩端的電壓數(shù)據(jù)有差異。為什么看似已經(jīng)排除了開關(guān)和導(dǎo)線的影響，數(shù)據(jù)還是有差異？老師引導(dǎo)學(xué)生去查找一下資料，看看電壓表是個(gè)怎樣的儀器。經(jīng)過查找資料學(xué)生得知電壓表是個(gè)電阻很大的儀表。開關(guān)和導(dǎo)線的電阻與電壓表相比小很多，可以忽略不計(jì)，因此保留開關(guān)和導(dǎo)線接電壓表跟電壓表直接接在電源兩端測(cè)出的數(shù)據(jù)是一樣的。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽討論、相互質(zhì)疑，在學(xué)生的活動(dòng)中就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生成性課堂資源，從中尋找到學(xué)生最愿意解決的、更貼近學(xué)生實(shí)際的教學(xué)切入點(diǎn)，達(dá)到調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，實(shí)現(xiàn)高效的課堂。

三、“差異”有助于提高教師自身專業(yè)素質(zhì)

“差異”是一種隱性課程資源，沒有經(jīng)過教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，內(nèi)容是無法預(yù)先規(guī)劃、預(yù)先設(shè)計(jì)的，是在教育教學(xué)中隨機(jī)出現(xiàn)的，體現(xiàn)為不確定性或非預(yù)測(cè)性。當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)“差異”時(shí)，教師要因勢(shì)利導(dǎo)，及時(shí)地、巧妙地加以利用，教師要當(dāng)好“領(lǐng)路人”角色，多與學(xué)生交流，鼓勵(lì)其對(duì)這些“差異”現(xiàn)象進(jìn)行探討，敢于提出自己的想法，這樣不但提供學(xué)生主動(dòng)思考、表達(dá)的機(jī)會(huì)，還有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的建立。就拿電壓表測(cè)量電壓的這個(gè)實(shí)驗(yàn)來說，當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與書上結(jié)論有差異時(shí)，老師并不是慌亂地搪塞學(xué)生，說實(shí)際的實(shí)驗(yàn)總是會(huì)存在一定的差異的，或者直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“差異”的原因是由開關(guān)和電阻的分壓作用引起的，而是引導(dǎo)學(xué)生自己去尋找差異所在。

在教學(xué)中，這樣向?qū)W生所傳遞的信息，不是通過教師在課堂上的講述直接的途經(jīng)獲得的，而是自己探究，通過自主的內(nèi)化系統(tǒng)內(nèi)化成為習(xí)得經(jīng)驗(yàn)的過程。通過這樣的經(jīng)常性的滲透影響，使學(xué)生在不經(jīng)意間、自覺地以間接方式習(xí)得的內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)，這些內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)一經(jīng)形成，常常會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在。同時(shí)這些內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)通過內(nèi)化逐步表現(xiàn)為學(xué)生的能力、態(tài)度、意志、情感和價(jià)值觀等，有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的提高。

實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“差異”也要求我們教師自覺地在教育教學(xué)實(shí)踐中思考、分析、研究，并不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)和理論，進(jìn)一步使教師樹立起“科研先導(dǎo)”的意識(shí)，提高教師的科研能力，使教師由“經(jīng)驗(yàn)型”向“科研型”“創(chuàng)新型”轉(zhuǎn)化。