挖掘學生物理實驗錯誤的教學價值

李維兵

摘 要 挖掘學生實驗過程中錯誤的教學價值，把其開發為教育資源，可以讓學生理解實驗注意事項、操作順序為何要這樣要求，在引導探究、解決意外的過程中提升學生的思維品質，激發學生的自我效能感，從而提升實驗教學內涵。要挖掘實驗錯誤的教學價值需要教師更新觀念，提升自己的實驗技能，需要教師之間在實驗課上互助合作。

關鍵詞 挖掘 實驗 錯誤 內涵

物理實驗教學中，教師希望學生通過完成實驗探究，習得各種能力。然而，在實驗中各種錯誤頻發，如何處理學生實驗中發生的錯誤，完成實驗教學目標，讓物理實驗教學成為物理教學的基石和展示物理課程魅力的平臺，是教師面臨的課題。挖掘實驗中錯誤的教學價值，才能讓學生在物理實驗過程中成為真正的腦力勞動者；也才能提升實驗教學過程的思維含量，實現舉一反三、融會貫通，讓物理實驗教學更有內涵。

一、學生物理實驗錯誤的類型及解決

1.實驗操作不規范導致的意外

如果實驗中學生的錯誤是由于學生對操作順序、注意事項等不清楚、不理解造成，只告訴學生該怎樣做是不夠的。更智慧的做法是引導學生思考自己的做法有沒有問題？哪里有問題？該如何改進才是正確的？為何要這樣做？

案例1：在用打點計時器來研究勻變速直線運動實驗中，雖已在黑板上清楚書寫了實驗步驟，且做了示范，但是在實驗中學生的操作順序還是看起來比較混亂。本實驗中，學生經常會把步驟“把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著重量適當的鉤碼”（下文記為A步驟）和“將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔”（下文記為B步驟），以及“換上新的紙帶，再重復做三次”（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。雖然教師看到出錯會不停地提醒糾正，但是效果有限。

策略1：引導思考實驗操作規范的合理性和必要性

如在實驗中，應該讓學生思考：先做A和先做B有何不同？如果先做A，細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？如果學生還想不明白，可以讓學生試誤（按照自己認為的順序做一遍），讓學生帶著問題在實踐中去發現錯在何處。經過思考與試誤，學生明白：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，導致細線從滑輪脫落是大概率事件，A步驟要重做。可進一步引導學生分析得出：做A再做B，那么實驗操作順序如圖1所示。

如果先做B再做A，操作順序如圖2所示 。

做事應按照一定順序進行。在沒有特殊要求的情況下，做到某處應該把該處的事情做完，再轉到別處，這樣才顯得條理清晰。實驗中先固定打點計時器于平板上，就應該先把打點計時器這一邊的事做完，再轉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，實驗操作就像圖1，感覺非常凌亂，不科學。

C和D不能互換，也需要通過引導學生思考，在實踐中找出問題。這樣學生才會對實驗步驟為何要這樣做有深刻的理解，對實驗的學習也才有深刻體驗。

2.實驗儀器缺陷導致的錯誤及解決

實驗中由于儀器的保養、維護不夠及時，實驗前實驗儀器準備過程中不夠細心等原因會導致有些小組分配到的實驗器材存在缺陷，這會導致學生實驗難以繼續下去，及時給學生更換器材是我們的優先選項，但是更有價值的做法是引導學生利用有缺陷的器材完成實驗，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”實驗中，需要學生用螺旋測微器測出金屬絲的直徑。螺旋測微器的讀數就是一個難題，在讀數中各種意外層出不窮。例如，有學生手里的螺旋測微器測量前零刻線沒有對齊，測量時仍然按老師介紹的照讀數規則按部就班地讀數，原本結果約為0.500mm左右，學生的讀數卻出現0.784mm和0.376mm等明顯錯誤。

策略2：引導學生在有缺陷的實驗器材下完成實驗

面對有缺陷的實驗器材，引導學生利用有缺陷的實驗器材完成實驗為上策。利用有缺陷的器材成功完成實驗，學生更有成就感，更能通過實驗激發學習物理的興趣和熱情。以用螺旋測微器測金屬絲的直徑為例，有同學手里的螺旋測微器起始位置沒有對準零刻線，應該教會學生用0.784mm減掉未測量直徑前螺旋測微器的讀數，而讀得0.376mm這應該教會學生如何對螺旋測微器進行調零。

3.實驗中偶發錯誤及解決

實驗過程中總會出現各種偶然的意外錯誤，這些意外常常出乎教師和學生的意料。要解決這些意外錯誤，甚至沒有經驗可以借鑒，教師解決起來也往往比較棘手。但是這些意外也很有教學價值，教師應該盡量抓住，深度挖掘。

案例3：在測量“金屬的電阻率”實驗中，要求學生測量鎳鉻的電阻率，但是有同學沒有聽清講解，連接電路時接了康銅。于是閉合開關后電流表有讀數，但是電壓表讀數為零。無論如何移動滑動變阻器電壓表都沒有讀數，電流表讀數變化明顯。在該實驗中還有同學電壓表、電流表的讀數很小，且移動滑動變阻器時電流表、電壓表的讀數看不到明顯變化。反復檢查電路沒有問題，學生困惑不解。

策略3：引導思考實驗中合理選材的必要性

在“測量金屬絲電阻率”實驗中，學生把原本要測的鎳鉻金屬絲，錯接為康銅，移動滑動變阻器電壓表讀數幾乎都為零，電流表讀數變化明顯。對這樣的意外，教師應引導學生檢查電路后，畫出實驗電路圖，分析電路故障在何處。第一步，移動滑動變阻器電流有讀數變化明顯，而電壓表讀數始終幾乎為零，說明電路故障應該出現在電壓表斷路或者與電壓表并聯的部分電阻太小。第二步，逐步排查出可能的問題。可引導學生用控制變量法的思想排查電路故障。換一個好的電壓表，如果問題沒有解決，則原來的電壓表沒有問題。考慮與電壓表并聯部分（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。經排查本次實驗的故障是后者，康銅是良導體，電阻較小。通過這樣的引導分析，讓學生明白實驗中合理選材的重要性，更要學會電路故障的分析。在這個過程中學生的收獲遠超過告訴學生錯在哪里，如何才對。

策略4：把意外當成學生課外研究的小課題

在“測量金屬絲電阻率”的實驗中，有一組同學閉合開關后電壓表、電流表讀數很小，且移動滑動變阻器兩表的讀數幾乎沒有任何變化，電路連接沒有問題。這一問題，相對復雜，可先給學生更換一套器材，完成實驗。實驗結束后，把故障布置成作業，在給學生提供原來有故障的那一套實驗器材的基礎上，給學生提供一些多余的實驗器材，以便研究中更換認為有問題的器材，給學生必要的指導，讓學生課后去研究。學生研究后發現，兩表讀數很小，且移動滑動變阻器幾乎不變，是因為電路中除了被測對象以外的某用電器阻值過大，后來學生發現問題出在電源上，更換學生電源后即可排除故障。

二、學生物理實驗錯誤的積極因素

1.讓實驗更有探究性，提升學生的探究能力

“學生經過自己的探究實驗，不僅習得知識與技能，加深理解概念與規律，而且體驗其中的樂趣和曲折及科學思想和精神；而且能獲得感性認識，提高動手操作能力，養成積極探索知識的習慣，訓練創造性思維，提升解決問題的能力。”[1]在物理實驗教學中，通過挖掘實驗中的意外事故，把意外出現的錯誤變成教學資源，學生需要在老師的引導和幫助下，解決一個個新問題。通過對這些未預設新問題的探究，可以讓實驗過程更具開放性、探究性，從而使學生的探究能力得到提升。

2.讓學生在實驗中提升思維品質

新課程標準要求“學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”。在分析、解決實驗過程遇到的各種問題時，能夠對學生思維能力，以及分析問題、解決問題的思路有一個綜合訓練。重視學生實驗中的意外錯誤，挖掘其教育教學的價值，可以有效地在實驗中提升學生的思維品質，讓學生的思維更嚴謹，思路更開放，分析問題的視野更廣闊。

3.動態生成的資源學生更容易接受

實驗教學中的各種意外是轉瞬即逝的寶貴教學資源，如果教師機智地抓住，并有效利用會取得很好的教學效果。像這樣來自于學生身邊的，甚至發生在學生自己身上的教學資源，學生會倍感親切，在教學中會更容易積極主動投入到學習研究中，教學效果會更好。此外，利用學生意外錯誤引出問題比教師通過一個情景或者一道試題預設拋出問題更自然，這讓教學更流暢，學生更容易接受。

4.提升學習物理的自我效能感

利用實驗過程中意外的錯誤就是要在實驗中解決意想不到的問題，在實驗中用有缺陷的實驗儀器順利地完成實驗，在實驗后研究、解決了實驗中意外遇到的難題，通過克服實驗中的這些困難，都可以幫助學生樹立、激發學習物理的興趣和信心，很好地提升學生的自我效能感，更好實現新課程標準中“發展好奇心與求知欲，發展科學探索興趣”的目標。

三、利用學生實驗錯誤實施有效教學的建議

挖掘實驗中學生錯誤的教學價值，可提升學生學習物理的主動性，提升物理實驗課堂品質。然而要充分挖掘實驗錯誤的教學價值，對教師提出了更高的要求。教師要更新觀念，提升實驗技能，在組織實驗教學時進行密切配合。

1.教師更新觀念

日常教學中，教師由于觀念上對實驗中錯誤不重視，對學生實驗過程中的錯誤處理過于簡單，對實驗中錯誤的教育價值挖掘不夠，浪費了很多轉瞬即逝的寶貴教學資源。教師應該不拘泥于時間的限制，不要只想著趕課程、搶進度。要更新觀念，正確認識這些意外的教育價值，在實驗教學中抓住這些實驗中的錯誤，挖掘其價值，拓展為優質教學資源。畢竟教學不僅是看我們做了多少，更重要的是看我們做好了多少。

2.教師提升實驗技能

教師能否抓住實驗教學中學生的各種意外，并把它們轉化為教學資源，除了觀念上要重視，要有意識地觀察學生實驗情況，還受教師實驗技能的影響。一個有嫻熟實驗技能，豐富實驗經驗的物理教師，才能抓住一個個轉瞬即逝錯誤的教學價值，動態生成教學資源。

3.教師間相互協作

挖掘實驗錯誤的教學價值還受制于教師的精力與時間。在實驗中一個教師要同時監控幾十個學生的實驗情況，難免顧此失彼，尤其是對學生的實驗錯誤進行有針對性個別輔導的時候，經常應接不暇，這一組的問題還沒有解決，其他組的同學已經舉手求助。這會導致錯失一些經典的錯誤，也會造成教師在引導學生解決錯誤時很難都做到深度挖掘。面對這樣的困惑，除了學校層面應該加強實驗教師的配置，更要提倡科組物理教師間的互助合作，保證實驗課有多個物理教師在場參與個性化的輔導。

參考文獻

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

【責任編輯 孫曉雯】