“試誤學習”在高中通用技術課堂的應用
——以“水飛車”的設計與制作為例

□南京師范大學附屬中學 喬翠玲

通用技術課堂如果全盤采用以教師為主導傳授知識的傳統教學方法，那么學習力強的學生勉強能獲取一定的知識，但所獲取知識的深度不足。而枯燥的學習方法加上對學習的懼怕心理使基礎薄弱的學生想掌握所學則是難上加難。筆者結合在實際工作中發現的問題，對“試誤學習”在高中通用技術教學中的應用做了一些探索。

一、創設試誤情境，調動學生主動性

“水火箭”是一個利用質量比和氣壓作用而設計的項目，很多學生在科技活動中都參與過水火箭的制作。教師采用學生接觸過的項目作為通用技術學科的實踐項目，容易拉近學生與課程的距離，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，高樓林立的城市實難滿足要求，存在一定的安全隱患。綜合以上因素，教師應調整項目，運用的科學原理不變，呈現的方式有變，結構的設計上有相似也有差異，測試高度變為測試滑行距離，將“水火箭”變“水飛車”。使原以為是輕車熟路的復制，變得沒有把握和不確定，尤其是走廊上拉好的近60米的測試繩索，引起學生無盡的好奇。重新整合的實踐項目主要目的在于恰當地抓住學生的興趣點，點燃設計制作體驗的激情，保持學生在項目進程中的熱情。

學生認真閱讀任務，在學案上設計“水飛車”方案，勾畫結構草圖，確定部件尺寸，清點工具、材料箱。學生發現材料箱里備有剪刀、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。手腳快的學生用剪刀開始裁剪可樂瓶，拼接成他設計的“水飛車”，動力艙、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個大氣壓時，瓶身接口處開始往外冒水，并且伴有“呲呲”的漏氣聲。此時學生可以從現象中總結錯誤：作為動力艙的可樂瓶是不能裁剪拼接的。因為這個“錯誤”，學生會思考：為什么項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？有的學生會主動地尋找相關資料弄清楚這類塑料與其他塑料的區別，有的同學對結構感興趣，會深入思考什么樣的結構利于盛裝碳酸飲料等。這樣的思維擴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

高壓水氣動力“水飛車”的任務是制作一輛以噴射壓縮空氣和水的混合物為動力的“飛車”。“水飛車”的“動力艙”內裝有水，采用氣泵通過氣門芯注入氣體，使“艙”內氣壓達到3個標準大氣壓。之后將“水飛車”懸掛在近60米長的繩索“軌道”上，手動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”停穩后，測量滑過的距離，遠者勝。

剛開始學生對自己設計制作的能力預估比較保守，估算的距離偏近，最多10米。心中沒底的時候，一些學生會直接做試驗獲得關鍵參數，另一些學生通過觀看試驗間接獲取：①未裝水的可樂瓶，外觀結構不做任何改變，充氣至3 個標準大氣壓后，釋放，觀察它的運動狀態。發現可樂瓶出發那一刻，瓶口被釋放的氣體沖擊，有抬起的動作，使塑料瓶脫離軌道，“水飛車”不能正常滑行。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，發現噴嘴處流水、漏氣現象嚴重，瓶內氣壓很難達到3 個大氣壓。③裝有部分水的可樂瓶，外觀結構同樣不做任何改變，瓶內氣壓3個標準大氣壓，發現“水飛車”滑行距離明顯增長至5 米左右。通過嘗試，學生發現滑行距離與水、氣二者皆有關系，新的問題產生了：水、氣最佳比例是多少？以什么標準來衡量這個比例為“最佳”？

實踐中，學生測試①②兩種情況時，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”項目中水、氣比例。目的是希望學生用極限法弄透“水飛車”滑行的遠近與水氣占比的關系以及科學依據。當只有水氣占比成一個變量時，學生發現“水飛車”在單位時間內噴出去物質質量越大，獲得的反向作用力越大，學生在實踐中近距離觀察書本上文字描述的動量原理，使后續設計每個環節有理有據。同樣體積水的質量大于氣體的質量，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出去。學生結合科學理論知識和實踐知識，確定水、氣比例最佳的狀態是瓶內氣體壓力剛好把水噴凈。

“試誤”的過程是學生主動地學習、探索的過程。這不同于傳統實驗，有實驗操作步驟參照，一旦出現數據不符就手足無措，復制粘貼的克隆操作只是信息的反復強調，不利于幫助學生深入理解原理，更不必談提升學生設計、物化的能力。正如當代科學哲學家波普爾所說：“錯誤中往往孕育著比正確更豐富的發現和創造因素，發現的方法就是試錯方法。”

三、通過試誤，利于新發現

學生確認水、氣的最佳比例之后，開始對“水飛車”外觀做設計，目的是減少空氣阻力。當學生把“水飛車”掛到繩索上測試時，發現瓶內的水不能完全噴空。瓶身的形狀導致“水飛車”橫向掛在繩索上時，低于瓶口的水噴不出去。這一新的發現讓學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，內心深處對錯誤還有些許期待，這時的學生不再是漫無目的地學，教師也無須苦口婆心地教。無數的試錯之后，學生最終確定使用橡膠管將水導流干凈，橡膠管的一端用紙和膠包裹安裝進螺紋噴嘴，最主要的是要將縫隙塞緊，確保不漏水不漏氣。“水飛車”滑行的距離反證了學生之前所有分析與歸納。試誤的過程中，學生不斷對自己的學習過程進行監控、調整，加深了對所學知識的理解，對錯誤有了正面的認識，以此增強對錯誤的“免疫力”，提升靈活變通的能力。

四、結語

試誤學習過程中，教師引導學生正確認識錯誤，承認“當時”的不足與局限，在有限的時間里，教師不舍得讓學生走彎路，總是擔心學生會犯錯誤而不敢放手，這樣做看似節約了時間，事實上阻礙了學生自身蘊藏著的巨大發展潛能。教師應讓學生在“誤”中得“悟”，適當“試誤”，享受學習。