挖掘失敗實驗的價值

張挺軍

摘 要： 實驗失敗是常有現象。在很多時候，實驗的失敗往往得不到應有重視，甚至當我們面對實驗失敗的時候會加以“掩飾”。其實，失敗的實驗也是一種難得的資源，從失敗實驗中可以挖掘出很多閃光點。

關鍵詞： 物理教學 失敗實驗 價值

一次聽新教師上“互感和自感”這堂課，在進行書上演示實驗“斷電自感”時，教師對全班學生說：“見證奇跡的時刻到了。”然而實驗沒有成功，全班哄堂大笑。于是教師在慌亂中又進行了第二次實驗，但是仍然沒有成功，于是他選擇了一種最糟糕的方式——現場告訴學生實驗的結果。這一方式使得實驗現象的分析顯得蒼白無力。由此我想到了自己在上課時遭遇實驗失敗的情景，并由此引發了一些思考。

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗已成為物理教學不可分割的部分。在實驗過程中往往會因主客觀因素的影響，實驗不能成功進行。這時教師該怎么辦呢？其實失敗的實驗也是一種非常難得的資源，而且這種資源若能加以科學開發與利用，則往往其效果與成功的實驗相同，甚至是成功的實驗所達不到的。那么，我們究竟可以從失敗的實驗中挖掘出哪些價值呢？

一、用失敗實驗激發學生探究激情，提高學習興趣

物理教學中教師的演示實驗往往由教師操作并以“非常完美的成功”結束，學生常常只是個觀眾，在旁邊看看熱鬧。而一旦教師演示實驗失敗，學生可以說是“炸開了鍋”。此時如果能讓學生參與探討甚至替代教師進行實驗，則往往更能激發學生的學習興趣，畢竟能完成“連老師也失敗的實驗”可是不簡單的。

案例1：一堂“電容器、電容”公開課上，在進行電容器火花放電實驗時，教師在進行了正常操作之后，卻得不到火花放電的現象。此時，學生一陣騷動，聽課老師都為此捏了把汗。這本來是一個非常容易成功的實驗，對于本堂課的教學也非常關鍵。如果此時授課教師重新進行實驗，則要做成功并不困難，但他展現了非常高的教學智慧。他將問題拋給了學生，學生的熱情頓時極其高漲。開始從各個角度分析實驗失敗的原因，有的學生認為電容器可能漏電了，有的學生認為可能充的電量不夠多，有的學生認為可能是電容器壞了，還有學生認為可能空氣太潮濕……學生不僅開始使用剛學過的知識分析問題，而且開始翻看后面的知識，嘗試從還沒有學到的內容中尋找答案。教師將重新實驗的機會交給了學生，讓學生根據自己的分析上臺演示給其他學生看。在大家的共同努力下，實驗取得了成功。

二、面對實驗失敗要實事求是，培養嚴謹的科學態度

科學是嚴謹的，任何疏忽大意都會造成失誤。在研究科學的道路上，這種失誤往往隨處可見，而堅持不懈地探究真相，追求真理，才是正確的科學態度。

案例2：我在做“決定電容器電容大小因素”這一實驗時，當增大兩板間距，發現靜電計指針偏轉并沒有如預期那樣變大。面對失敗的現實，我坦誠地向學生解釋此實驗必須在干燥的環境中進行，問題就出在這里。盡管實驗前準備很充分，金屬板都烘烤過，經自己反復預演實驗都是成功的。但上課時為節省時間沒有烘烤，結果實驗失敗了。我如實地向學生說明自己粗心不慎造成實驗失敗的后果，教育學生要吸取教訓，“前事不忘后事之師”。我當場重新烘烤儀器，再演示該實驗，實驗效果顯著。通過這一次實驗的失敗，讓學生真正體會到科學實驗必須“實事求是、嚴謹細致”。

三、在失敗實驗中發現、解決問題，提升探究能力

愛因斯坦說：“探索真理比占有真理更為可貴。”失敗實驗的再探究活動是一個充滿創造性思維的過程，也是一個發揮潛能、克服困難、艱辛探索、不斷實踐的過程。失敗實驗無疑給學生提供了非常好的探究機會。

案例3：在學習“慣性現象”時，教師讓學生動手實驗，將鋼筆放在小紙條上，迅速拉出小紙條，觀察看到的現象并解釋。為了增強實驗的趣味性，教師要求學生將鋼筆和小紙條放在桌子邊緣。實驗時，部分學生不敢用力迅速拉出小紙條，結果輕輕拉動小紙條時，鋼筆隨紙條移動掉到地下，實驗失敗。教師指導學生分析實驗過程，找出沒有“迅速”拉是失敗的原因。學生通過分析發現了問題，原來慢慢拉時，摩擦力持續作用在鋼筆上，使鋼筆運動狀態發生改變。而迅速拉動時，摩擦力作用時間短，鋼筆來不及改變運動狀態，就保持了原來的狀態不變，這就是慣性。

四、人為巧設實驗障礙，達到預設目標

為了實現我們所期望的教育教學目標，教師也可以在實驗過程中人為設置一些障礙，讓學生經歷實驗失敗的過程。

1.在失敗實驗中體驗科學探究的艱辛，培養科學精神。

雖然教師也常常會舉一些科學家艱辛研究的例子，但在那一個個看似簡單而又完美的實驗面前顯得無比蒼白。其實，我們可以讓學生通過經歷與物理學家相似的失敗實驗過程，領悟科學的思想和精神。

案例4：奧斯特實驗對于電磁學的發展具有非常重要的意義，我們不妨讓學生經歷一下奧斯特失敗的過程。教師可以將導線和小磁針擺成通電后小磁針不會轉動的方向，還可以增大小磁針轉動的阻力、減小電流等，通過人為設置實驗成功的障礙，讓學生體驗科學探究的艱辛，懂得對自然規律的認識過程是迂回曲折的過程，領悟那看似簡單的實驗中包含的偉大思想。

2.在失敗實驗中體會實驗的細節，領悟實驗的真諦。

在教學中我們常常會在學生實驗前反復對該實驗的步驟、原理和注意事項進行強調，尤其注意事項更是說了又說，就怕學生犯這些錯誤。其實我們不妨也嘗試著讓學生通過實踐去發現，在失敗中感悟這些細節，效果會比我們反復說幾遍更好。

案例5：在實驗“探究功與速度變化的關系”中，讓學生通過實驗體會“橡皮筋要同一規格，要拉長到同一長度，要平衡摩擦力，橡皮筋要平行于木板”等細節。過程中會經歷一些失敗，但這種體會一定比教師講很多遍深刻得多。

學生在實驗過程中的各種體驗，不管是成功的還是失敗的，都是可貴的。失敗實驗本身就是一種很好的教學資源，它為學生提供了探究活動的素材，探究失敗原因過程中的收獲遠比輕易贏得的成功要多得多。正如馬克思所說：在科學上沒有平坦的大道，只有不畏艱險沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點。