失敗是成功之母

姜云

[摘 要] 失敗實驗是一種高中物理教學資源，借助失敗實驗可以強化學生對基礎知識的理解、培養科學探究能力和科學精神。

[關鍵詞] 高中物理；失敗實驗；教學應用

在高中物理教學中，常常要做實驗，大部分教師不希望實驗失敗，這種想法其實有失偏頗。從歷史經驗來看，科學發展不可能一帆風順，在不斷失敗中總結經驗，才能獲得進步。實驗失敗的原因主要來源于三個方面：實驗設備故障、實驗條件受限、實驗設計問題。一般情況下，實驗室中的設備使用時間較長，出現故障在所難免。如游標卡尺長期使用出現磨損，造成測量的不精確。物理實驗經常受到外界條件的影響。如做靜電實驗時，由于空氣濕度大，造成實驗現象不明顯。有一些實驗是學生自主設計的，由于學生的知識水平和能力有限，實驗設計不合理，造成實驗失敗。如讓學生設計測量電池的電動勢，學生直接用電壓表測量，得到的數據自然不準確。下面探討失敗實驗的三方面功用。

一、用失敗實驗強化學生的知識理解

失敗的實驗還有一個重要用處，就是用來強化學生對知識的理解。在高中物理中存在著大量的抽象性的概念和規律，這就需要學生深入理解。但是，學生的實際生活經驗非常有限，常常無法深入理解，這種現象阻礙了學生在物理方面的發展。教師可以使用失敗的實驗來強化學生對知識的理解，因為存在著“失敗”的因素，學生印象非常深刻。

在“測量小燈泡實際功率”實驗中，教師采用分壓式連接電路。連接好電路后，教師一邊調節滑動變阻器增加小燈泡兩端的電壓，一邊記錄數據以計算小燈泡的實際功率。隨著小燈泡兩端電壓的增加，小燈泡越來越亮。小燈泡亮度非常大時，教師再增加小燈泡兩端的電壓，小燈泡閃一下燒掉了。教師問學生：“為什么小燈泡會燒毀？”學生回答：“小燈泡兩端的實際電壓超過了額定電壓。”接著教師再問學生在做這種實驗時要注意什么，學生能夠說出小燈泡兩端的電壓不要超過額定電壓，這次失敗的實驗幫助學生深刻地理解了實際電壓和額定電壓這兩個概念。

二、用失敗實驗培養學生的探究能力

科學探究能力包括科學探究方法和科學探究意識。科學探究方法具有一定的流程，在人教版高中物理必修1“伽利略對自由落體運動的研究”中提出了“猜想假設——邏輯推理——實驗探究——修正推廣”的一般模式。學生學過這一節后，基本上知道了科學探究的方法，但是學生的探究意識還相對比較薄弱，在遇到問題時，不會使用這種探究方法去解決問題。失敗的實驗為學生提供了應用科學探究方法的機會，教師可以引導學生去探究失敗的原因，從而強化學生的科學探究意識。

在“測定玻璃折射率”實驗中，有些學生測量出的折射率偏差非常大，為了培養學生的科學探究能力，教師將失敗實驗收集起來，讓學生一起分析失敗的原因。學生預先猜想產生錯誤的原因可能有測量問題、操作問題、作圖問題等。然后，學生對每一組錯誤進行分析，發現有些錯誤是由于角度測量誤差大，有些錯誤是由于兩點連線偏離光線實際位置，有些錯誤是實驗中移動玻璃磚導致。學生通過猜想，加以分析，發現了造成錯誤的原因，這也是一種科學探究的過程。通過這一過程學生的科學探究能力和科學探究意識都得到了有效訓練。

三、用失敗實驗培養學生的科學精神

科學精神包含科學態度和科學品質，是未來學生從事實際工作和科研必須具備的內在條件。科學態度是指在科學探究中所呈現出來的認真、嚴謹、細致的精神狀態，是科學探究成功的保證。科學品質是指在科學探究中遇到困難不氣餒、不放棄的品格，是科學進步的必要條件。高中物理新課程標準已經將科學精神的培養放到了一個比較重要的位置，但是受傳統教學理念的影響，教師并沒有投入太多的精力培養學生的科學精神。

在“描繪小燈泡伏安特性曲線”實驗中，教師首先讓一位學生到講臺示范連接電路，學生連接好電路后，發現小燈泡不亮，電流表也沒有讀數，但是電壓表的讀數等于3V。這位同學的實驗失敗了。傳統的做法是教師指出錯誤的原因。為了培養學生的科學精神，教師將尋找錯誤原因的任務拋給了學生。要求學生通過討論設計一種檢查電路故障的方法，然后根據設計來檢查并糾正電路。通過討論，一些學生認為是電路中存在著斷路，可以使用電壓表來檢查故障。教師讓一些學生采用這種方法來檢查電路。很快，有學生發現是燈泡兩端的電路斷路所致。重新接好電路后，小燈泡亮了，實驗得以正常進行。學生通過討論和分析，初步估計電路問題后，通過設計檢查方法，準確檢查出電路的問題，讓學生去解決困難，而不是教師直接指出問題，對學生的科學精神具有一定的促進作用。

總之，失敗的實驗是有效的教育資源，教師要針對失敗的原因進行教學，以培養學生的物理基本素養。（責任編輯：呂研）