“試誤學(xué)習(xí)”在高中通用技術(shù)課堂的應(yīng)用
——以“水飛車”的設(shè)計(jì)與制作為例

□南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 喬翠玲

通用技術(shù)課堂如果全盤采用以教師為主導(dǎo)傳授知識的傳統(tǒng)教學(xué)方法，那么學(xué)習(xí)力強(qiáng)的學(xué)生勉強(qiáng)能獲取一定的知識，但所獲取知識的深度不足。而枯燥的學(xué)習(xí)方法加上對學(xué)習(xí)的懼怕心理使基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生想掌握所學(xué)則是難上加難。筆者結(jié)合在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)的問題，對“試誤學(xué)習(xí)”在高中通用技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用做了一些探索。

一、創(chuàng)設(shè)試誤情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性

“水火箭”是一個(gè)利用質(zhì)量比和氣壓作用而設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，很多學(xué)生在科技活動(dòng)中都參與過水火箭的制作。教師采用學(xué)生接觸過的項(xiàng)目作為通用技術(shù)學(xué)科的實(shí)踐項(xiàng)目，容易拉近學(xué)生與課程的距離，但不利于保持神秘感。再者“水火箭”測試需要較為廣闊的空間，高樓林立的城市實(shí)難滿足要求，存在一定的安全隱患。綜合以上因素，教師應(yīng)調(diào)整項(xiàng)目，運(yùn)用的科學(xué)原理不變，呈現(xiàn)的方式有變，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上有相似也有差異，測試高度變?yōu)闇y試滑行距離，將“水火箭”變“水飛車”。使原以為是輕車熟路的復(fù)制，變得沒有把握和不確定，尤其是走廊上拉好的近60米的測試?yán)K索，引起學(xué)生無盡的好奇。重新整合的實(shí)踐項(xiàng)目主要目的在于恰當(dāng)?shù)刈プW(xué)生的興趣點(diǎn)，點(diǎn)燃設(shè)計(jì)制作體驗(yàn)的激情，保持學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)程中的熱情。

學(xué)生認(rèn)真閱讀任務(wù)，在學(xué)案上設(shè)計(jì)“水飛車”方案，勾畫結(jié)構(gòu)草圖，確定部件尺寸，清點(diǎn)工具、材料箱。學(xué)生發(fā)現(xiàn)材料箱里備有剪刀、美工刀、2.25L的可樂瓶、橡皮塞、雙面膠、卡紙、軟管、哥倆好膠、A4紙等。手腳快的學(xué)生用剪刀開始裁剪可樂瓶，拼接成他設(shè)計(jì)的“水飛車”，動(dòng)力艙、車頭、尾翼一樣都不少，然后將部件用膠帶纏裹起來，裝水，打氣。氣壓接近1.5個(gè)大氣壓時(shí)，瓶身接口處開始往外冒水，并且伴有“呲呲”的漏氣聲。此時(shí)學(xué)生可以從現(xiàn)象中總結(jié)錯(cuò)誤：作為動(dòng)力艙的可樂瓶是不能裁剪拼接的。因?yàn)檫@個(gè)“錯(cuò)誤”，學(xué)生會思考：為什么項(xiàng)目中選用的瓶子是塑料瓶，而且是裝可樂、雪碧等碳酸飲料的塑料瓶？有的學(xué)生會主動(dòng)地尋找相關(guān)資料弄清楚這類塑料與其他塑料的區(qū)別，有的同學(xué)對結(jié)構(gòu)感興趣，會深入思考什么樣的結(jié)構(gòu)利于盛裝碳酸飲料等。這樣的思維擴(kuò)散像水中漣漪一樣一圈圈地往外延展拓寬，想必新的研究就在其中。

二、通過試誤，深刻理解原理

高壓水氣動(dòng)力“水飛車”的任務(wù)是制作一輛以噴射壓縮空氣和水的混合物為動(dòng)力的“飛車”?！八w車”的“動(dòng)力艙”內(nèi)裝有水，采用氣泵通過氣門芯注入氣體，使“艙”內(nèi)氣壓達(dá)到3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。之后將“水飛車”懸掛在近60米長的繩索“軌道”上，手動(dòng)拔去噴口的螺紋噴嘴，“水飛車”向后噴出氣水混合物，獲得反作用力，向前“飛出”，待“水飛車”停穩(wěn)后，測量滑過的距離，遠(yuǎn)者勝。

剛開始學(xué)生對自己設(shè)計(jì)制作的能力預(yù)估比較保守，估算的距離偏近，最多10米。心中沒底的時(shí)候，一些學(xué)生會直接做試驗(yàn)獲得關(guān)鍵參數(shù)，另一些學(xué)生通過觀看試驗(yàn)間接獲取：①未裝水的可樂瓶，外觀結(jié)構(gòu)不做任何改變，充氣至3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓后，釋放，觀察它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)可樂瓶出發(fā)那一刻，瓶口被釋放的氣體沖擊，有抬起的動(dòng)作，使塑料瓶脫離軌道，“水飛車”不能正?；?。即便偶爾幾次塑料瓶沒有脫軌，“水飛車”滑行的距離也不超過2米。②裝滿水的可樂瓶，氣泵充氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴嘴處流水、漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，瓶內(nèi)氣壓很難達(dá)到3 個(gè)大氣壓。③裝有部分水的可樂瓶，外觀結(jié)構(gòu)同樣不做任何改變，瓶內(nèi)氣壓3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，發(fā)現(xiàn)“水飛車”滑行距離明顯增長至5 米左右。通過嘗試，學(xué)生發(fā)現(xiàn)滑行距離與水、氣二者皆有關(guān)系，新的問題產(chǎn)生了：水、氣最佳比例是多少？以什么標(biāo)準(zhǔn)來衡量這個(gè)比例為“最佳”？

實(shí)踐中，學(xué)生測試①②兩種情況時(shí)，教師不去直接說明這樣做“行”還是“不行”，“對”還是“不對”，也不提議他們參照“水火箭”項(xiàng)目中水、氣比例。目的是希望學(xué)生用極限法弄透“水飛車”滑行的遠(yuǎn)近與水氣占比的關(guān)系以及科學(xué)依據(jù)。當(dāng)只有水氣占比成一個(gè)變量時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“水飛車”在單位時(shí)間內(nèi)噴出去物質(zhì)質(zhì)量越大，獲得的反向作用力越大，學(xué)生在實(shí)踐中近距離觀察書本上文字描述的動(dòng)量原理，使后續(xù)設(shè)計(jì)每個(gè)環(huán)節(jié)有理有據(jù)。同樣體積水的質(zhì)量大于氣體的質(zhì)量，氣體的存在為了保證氣壓的大小，而氣壓能使水、氣混合物盡可能地噴發(fā)出去。學(xué)生結(jié)合科學(xué)理論知識和實(shí)踐知識，確定水、氣比例最佳的狀態(tài)是瓶內(nèi)氣體壓力剛好把水噴凈。

“試誤”的過程是學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)、探索的過程。這不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，有實(shí)驗(yàn)操作步驟參照，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)不符就手足無措，復(fù)制粘貼的克隆操作只是信息的反復(fù)強(qiáng)調(diào)，不利于幫助學(xué)生深入理解原理，更不必談提升學(xué)生設(shè)計(jì)、物化的能力。正如當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)家波普爾所說：“錯(cuò)誤中往往孕育著比正確更豐富的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造因素，發(fā)現(xiàn)的方法就是試錯(cuò)方法?！?/p>

三、通過試誤，利于新發(fā)現(xiàn)

學(xué)生確認(rèn)水、氣的最佳比例之后，開始對“水飛車”外觀做設(shè)計(jì)，目的是減少空氣阻力。當(dāng)學(xué)生把“水飛車”掛到繩索上測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)的水不能完全噴空。瓶身的形狀導(dǎo)致“水飛車”橫向掛在繩索上時(shí)，低于瓶口的水噴不出去。這一新的發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生開始討論并相繼提出解決方案，他們分組嘗試，不再恐懼出錯(cuò)，內(nèi)心深處對錯(cuò)誤還有些許期待，這時(shí)的學(xué)生不再是漫無目的地學(xué)，教師也無須苦口婆心地教。無數(shù)的試錯(cuò)之后，學(xué)生最終確定使用橡膠管將水導(dǎo)流干凈，橡膠管的一端用紙和膠包裹安裝進(jìn)螺紋噴嘴，最主要的是要將縫隙塞緊，確保不漏水不漏氣?！八w車”滑行的距離反證了學(xué)生之前所有分析與歸納。試誤的過程中，學(xué)生不斷對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整，加深了對所學(xué)知識的理解，對錯(cuò)誤有了正面的認(rèn)識，以此增強(qiáng)對錯(cuò)誤的“免疫力”，提升靈活變通的能力。

四、結(jié)語

試誤學(xué)習(xí)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識錯(cuò)誤，承認(rèn)“當(dāng)時(shí)”的不足與局限，在有限的時(shí)間里，教師不舍得讓學(xué)生走彎路，總是擔(dān)心學(xué)生會犯錯(cuò)誤而不敢放手，這樣做看似節(jié)約了時(shí)間，事實(shí)上阻礙了學(xué)生自身蘊(yùn)藏著的巨大發(fā)展?jié)撃堋＝處煈?yīng)讓學(xué)生在“誤”中得“悟”，適當(dāng)“試誤”，享受學(xué)習(xí)。