試論學生物理學習錯誤的教學價值

竇 瑾

(南京曉莊學院物理與電子工程學院,江蘇 南京 211171)

?

試論學生物理學習錯誤的教學價值

竇 瑾

(南京曉莊學院物理與電子工程學院,江蘇 南京 211171)

學習錯誤是指學生學習過程中出現的失誤或偏差．物理學習錯誤具有辨析概念、澄清規律、強化方法、培養習慣、激發創新等教學價值．立足于學生學習錯誤的物理教學是一種有效的教學．

學習錯誤;價值;物理教學

所謂學習錯誤,是指學生學習過程中出現的失誤或偏差．長期以來,人們對待學習錯誤的態度存在不同的看法:[1]行為主義認為,學習者在學習過程中不應出錯,一旦出錯,應立即更正,否則便會形成習慣而難以更改,所以應不惜一切代價來避免錯誤．認知心理學派對錯誤抱有希望,認為錯誤是學習的必然產物,是可以接受的．建構主義認為,學習就是理解,而理解需要經歷犯錯,因為,對錯誤的探討和反思會促進理解．今天,人們普遍認識到,出錯是成長中的學生的權利,是通向“正確”的必經之路;經受錯誤、認識錯誤、改正錯誤是非常重要的學習態度和心理品質;錯誤是教學中的生成性資源．

1 利用學習錯誤辨析概念

物理概念是物理對象的本質屬性在人們頭腦中的反映．物理概念教學是物理知識教學的基礎．對學生學習錯誤的探討和反思,能促進對概念的辨析．

圖1

例1.如圖1所示,勻強磁場的磁感應強度為B,方向豎直向上．在磁場中有一個總電阻為R、邊長為L的正方形導線框abcd,其中cd邊固定在一根水平軸上,整個導線框可以自由地繞水平軸轉動．已知ab、cd兩邊的質量均為m,其余兩邊的質量可忽略不計．現將導線框從水平位置無初速地釋放,若不計一切摩擦,則導線框經時間t后剛好到達豎直位置．設此過程中導線框產生的焦耳熱為Q,試求ab邊在最低位置時所受的安培力大小?

學生中出現的解法有以下幾種.

學生在課堂上的表現是如此地豐富多彩,真讓教師感到“意外”．但是,學生的“表現”真實地反映了他們對交變電流相關概念的實際掌握情況,也在一定程度上反映了學生主動學習、獨立思考的良性學習生態．所以,面對這樣的“局面”,教師可把學生的解逐一地投影出來進行辨析,使犯錯的學生意識到自己的錯誤進而糾正錯誤,使其他學生在他人的錯誤中加深對概念的正確理解．

2 利用學習錯誤理解規律

物理規律通常以原理、定則、定理和定律等“形式”出現,反映的是物理事物、現象和過程等在一定條件下發生、發展和變化的必然趨勢及其本質聯系．物理規律教學是物理知識教學的核心．對學生學習錯誤的探討和反思,能促進對規律的理解．

例2.有4個電源,電動勢均為8V,內阻分別為1Ω、2Ω、4Ω、8Ω．現在要對一個阻值R=2Ω的電阻供電,為使該電阻獲得最大的功率,你認為應該選用內阻為多少Ω的電源?

這是一則讓眾多學生“陰溝里翻船”的問題:受“外電阻等于內電阻(R=r)時,外電路上的電功率有最大值”的影響,選擇了內阻為2Ω的電源．但經過師生們的一番定性分析和定量推導之后,正確便在差錯中成長、形成了:應該選用內阻為1Ω的電源．不僅如此,通過“花時間討論錯誤”,學生們還發現了錯誤背后的意義:“外電阻等于內電阻(R=r)時,外電路上的電功率有最大值”適用于電源確定而外電阻可選的情形,而這里是“外電阻確定而電源可選”的情況．背景不一樣,也就不能混為一談了．

3 利用學習錯誤強化方法

趙凱華先生曾經指出:“物理學中有一套獲得知識、組織知識和應用知識的最有效的方法,通過物理課程學習和掌握物理學的研究方法,對于科學素質、人生智慧的培養有好處．” 物理方法教學是物理知識教學的關鍵．對學生學習錯誤的探討和反思,能促進對方法的強化．

圖2

例3.如圖2所示,擺球質量為m,擺線長為L．現將小球拉至擺線與水平方向成30°角的P點處,然后自由釋放．求擺球到達最低點時擺線中張力的大小．

學生典型的解法有以下兩種.

(1)

(2)

由(1)、(2)聯立方程組解得T=4mg．

解法2:設小球自由下落高度L時速度為v,則由機械能守恒定律得

(1)

這時,擺線剛好由松弛狀態變為繃直狀態．繃直瞬間,小球速度發生突變——法向速度消失而切向速度保持不變．之后,小球將以速度

vt=vcos30°.

(2)

開始沿圓弧做圓周運動．至最低位置的過程中,由機械能守恒定律和牛頓第二定律可得

(3)

(4)

由(1)～(4)式聯立方程組解得T=3.5mg．

解法1可能只是少數學生的解法,但少數學生甚至個別學生所犯的錯誤之中經常蘊含著一些帶有普遍性的東西,[2]因而教師不能簡單地否定學生的錯誤,而應巧妙地彰顯錯誤的積極意義,要在使犯錯學生看到問題所在、幫助他們進行更合理的建構的同時,讓其他學生也能夠從中獲得啟發或教訓．通過對本題兩種解法的比較,可以進一步強化學生求解力學綜合題的方法意識:“對象”、“過程”、“狀態”、“規律”樣樣落實.

4 利用學習錯誤培養習慣

學習習慣是在學習過程中經過反復練習形成并發展,成為一種個體需要的自動化學習行為方式．良好的學習習慣,有利于激發學生學習的積極性和主動性;有利于形成學習策略,提高學習效率;有利于培養自主學習能力,使學生終身受益．對學生學習錯誤的探討和反思,能促進對良好學習習慣的培養．

例4.“用天平測量物體的質量”教學(片段).

(在“用天平測量物體的質量”實驗探究課上,將同桌的兩名學生編成一組,要求各組用天平測出同樣大小實心鐵塊的質量)

……．

師:同學們,能告訴我你們的測量結果了嗎?

組1:我們一組測出來是8.0g．

組2:我們一組測出7.9g．

組3:我們一組的測量結果是8.1g．

……．

(學生們報出的結果基本都在“情理”之中．但教師突然發現第4組兩位學生的神情有點“不對勁”,且在嘀咕著什么)

師:第4組同學,你們的結果怎樣?

組4:(愣了一下)我們測出的結果是12.2g．

師:好像偏差有些過大．(感覺有“貨”)你們能不能來講臺上,再給我們重復測一下呢?

(兩人走下座位．重新用講臺上的設備進行測量)

師:請其他同學注意觀察和思考,等等再請你們發表高見．

……．

學生1:你們的實驗操作不對,你們把鐵塊和砝碼放錯了位置．

(眾學生附和)

師:同學們講得很有道理．“左物右砝”是我們平時使用天平時的一項“常規要求”、習慣做法．這2位同學的測量結果之所以出問題其原因就在于他們忽視了“左物右砝”這個常規要求、這個習慣做法．(稍后,突然地)放反了就真的不能準確測量了嗎?

(眾學生愣了一會,接著便開始思考和比劃起來)

……．

學生2:我認為可以這樣來考慮:天平左盤放物體、右盤放砝碼時,所測物體的質量等于右盤中砝碼的總質量與游碼在標尺上的指示值之和．而天平左盤放砝碼、右盤放物體時,是砝碼的總質量等于物體的質量與游碼在標尺上的指示值之和．

師:(緊逼地)你什么意思?

學生2:我認為這種情況下所測物體質量應該等于左盤中砝碼的質量減去游碼在標尺上的指示值．

師:(大喜)同學們看呢?

學生:(眾人)有道理、……．是的!

師:真是太好了!想必還有很多同學也是這么想的．不過我尤其欣賞這位同學的兩個“我認為”,體現了人應有的自信．(稍后)那按這位同學的說法,組4同學的測量結果實際應該是多少啊?

……．

師:這一“加”、一“減”背后的道理,要留到我們以后來揭示．但相比較來說,你們更喜歡“加”還是“減”?

學生:(異口同聲地)加!

師:的確,人們一般更喜歡“加”．所以,現在的天平就是按照多數人的習慣設計、制造并約定使用規則的．既然這樣,那就讓我們遵循現有規則、養成“左物右砝”的好習慣吧．

“習慣是生命成長的根系”．許多教師平時也都重視抓習慣培養,但大多難在學生的心中留下深刻的印象．而“抓住”并利用學生在學習中的差錯、失誤進行分析和引導,將培養良好學習習慣的總體要求轉化到具體的行動細節中,以適合學生、學生喜歡的方式加以培養,更能夠促進他們逐步地將外在的矯正性“指示”轉變成自己的矯正性技能,并在獲得參與感、成就感中將好習慣固化下來．

5 利用學習錯誤激發創新

培養學生的創新能力是物理教學的核心價值和至高境界,而課堂是學生創新能力成長的主要園地．對學生學習錯誤的探討和反思,能使學生獲得觸類旁通、連接新意向的機會,能促進對創新意識的激發．

例5.“勻變速直線運動的位移與時間的關系”教學(舉例階段)

……．

教師:先請同學們看一道“熱身題”．

(投影:平直公路上有一輛汽車以54km/h的速度勻速行駛．現讓汽車以5m/s2大小的加速度做勻減速運動．問:剎車后4s內汽車通過的位移是多少?)

……．

學生:(“一窩蜂”地報出答案)20m!

教師:還要解釋嗎?

學生:不用了,這也太簡單了!

教師:(見絕大多數學生無反應,極少數學生無“強硬”反應,便追加設問)那再請大家求一下剎車后8s內汽車的位移．

(不少學生又很快地算出了結果,但再也不像前面那樣“一窩蜂”地高聲報出答案了)

教師:(見大家都不發表意見)怎么大家都在“悶聲大發財”啊?(見大家都“笑嘻嘻”的),請同學坦率地告述我你最初的結果?

學生3:-40m．但肯定不對!

教師:肯定?其他同學呢?

……．

教師:同學們能迷途知返,“還是好同志．”所以,解決具體問題時,分析和理論聯系實際都很重要．接下來,讓我們來看第2道例題．

學生3:老師請等一下!我還有一個想法:把問題中的汽車換成小球,把平直路面換成坡面,讓小球沿坡面運動的話,應該可以出現負位移的吧?

教師:(驚訝之余)想法太好了!大家看呢?(接著,順勢將一個粉筆頭豎直向上拋出,……)

學生:(眾人)為濤哥點贊!

……．

學生3的“追問”看似簡單,但卻是由錯誤生成出的“美麗”,它說明了這樣的道理:“成功是長葉的時候,而失敗卻是長根的時候”、[3]“正確可能只是一種模仿,而錯誤則可能是一種創新的開始”．[4]物理學習需要在這樣的“周折”中走向覺悟、走向創造,物理教學也需要在這樣的“曲折”中走向深刻、走向智慧．

總之,中學物理教學面對的是各方面都處在形成狀態,又充滿多方面需要和發展可能、充滿生命活力和潛力的中學生．“人非圣賢,孰能無過”．犯錯誤是學生生命成長過程中免不了的,也是他們生命成長過程中不可或缺的．對犯錯學生而言,學習錯誤“是有意義的學習所必不可少的”,對其他學生來說,從別人的錯誤中學習是一條有效的學習途徑．所以,正如英國心理學家貝恩布里奇說的“錯誤人皆有之,作為教師不利用是不可原諒的”那樣,教師應正視和厚待學生的學習錯誤,決不能為了一時的“省事”而繞開錯誤或直接“自說自話”,要珍惜學生犯錯這一“天賜良機”,將教學的節奏慢下來,給足學生時間,讓他們不慌不忙地表達想法、暴露差錯,及時構建立足于學生學習錯誤的教學．此外,要注意培養學生的學習反思習慣,因為畢竟,學生的錯誤常常不可能單純地靠教師正面的示范、反復的強調和學生反復的訓練得以糾正,而必須經由一個由學生自我檢查、自我反省、自我否定、自我建構的過程．只有這樣,學生對錯誤的了解才會越發深刻,對正確的認識才會越發透徹．長此以往,學生直面錯誤、超越錯誤的求真人格和直面認知、超越認知的求美、求善人格也有望形成．

1 張桂春.建構主義學習思想解讀[J].教育科學,2005(4):29-32.

2 韓華球.錯誤,一筆重要的教學資源[J].課程·教材·教法,2005(3):26-30.

3 華應龍.優化錯才有學生真正的學習[N].光明日報,2015-1-13(15).

4 林生.踏錯尋美[J].福建中學數學,2011(3):17-19.

2016-10-09)