失誤型策略在演示實驗中的有效應用

何 璐 李德安

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

1 引言

物理演示實驗是以培養學生觀察和分析實驗現象的能力,認識和建立物理概念規律為目標和側重點,在操作的同時,引導學生對實驗進行觀察、思考、分析和歸納,以達到一定教學目的的演示性、示范性教學方式.傳統物理教學課堂上,教師常常精心準備演示實驗,不僅注重演示實驗的直觀性,還重視演示實驗操作的準確性和科學性.事無巨細、精心準備的演示實驗在實際教學中也會出現演示實驗失誤的情況.教師會擔心演示實驗失誤導致課堂失控,但是實驗失誤的情況可以巧妙地轉換為一種有效的教學資源,即失誤型演示實驗.

失誤型演示實驗是指教師按照不同于傳統教學成功進行實驗,而是在實驗原理、實驗器材、實驗步驟等方面巧妙地設計出實驗失誤,由教師引領學生發現失誤之處后進行糾誤,進而使得學生在該過程中可以掌握實驗及其背后所對應的知識點.

2 失誤型演示實驗的教學設計實踐

失誤型演示實驗并不是簡單的失誤,而是經過教師精心準備的失誤演示.傳統的演示實驗通常是教師操作、學生觀看,其結果往往是學生走馬觀花式地觀看演示實驗進而獲得知識.這種教師灌輸式教學方式違背教師主導、學生主體的教學理念,不利于學生物理核心素養的培養.失誤型演示實驗假借失誤突出教學重點,教學過程中貫穿師生互動不僅有利于激發學生的興趣,還有利于學生創新能力的培養.

失誤型演示實驗教學可以分為以下幾個類型:實驗原理“失誤”、實驗器材“失誤”、實驗步驟“失誤”.

2.1 實驗原理“失誤”——引導學生直擊實驗現象的本質

實驗原理“失誤”:意指以“錯誤”的實驗原理進行實驗進而得到與科學、正確的實驗結果有差異,從而由該問題激發學生求知的欲望.

案例一：自感現象中燈泡的閃亮現象

人教版教材中關于自感現象的演示實驗,以通電自感演示燈泡的延遲發光和斷電自感演示燈泡的閃亮現象,輕易地使學生認識到產生以上現象背后的原因實質上是自感電動勢對電流變化的阻礙作用[1].人教版教材中關于通電自感和斷電自感的實驗電路原理圖如圖1和圖2所示.對于學生而言,學生容易認為斷電自感一定會產生燈泡閃亮的現象,同時會以為產生該現象背后的原因是電路中電流激增.為使學生真正了解斷電自感產生燈泡閃亮一下背后的原因,設計表1實驗原理“失誤”的教學流程,為學生進行答疑解惑.

表1 實驗原理“失誤”的教學流程

圖1 通電自感

圖2 斷電自感

圖3 斷電自感改進

斷電自感燈泡未閃亮一下的現象打破學生固有認知,設計失誤、糾誤、突破3個教學過程,糾正學生關于斷電自感一定會產生燈泡閃亮的現象和同時認為這種現象是由于電路中電流激增導致的錯誤觀念,落實學生為主體的教學理念,真正做到引導學生直擊實驗現象背后的本質.

2.2 實驗器材“失誤”——提升學生科學探究的能力

實驗器材“失誤”:意指使用與常規實驗器材不同的儀器進行實驗達到相同甚至更好的實驗效果.

案例二：選取合適量程的電流表測量電流大小

表2 實驗器材“失誤”的教學流程

在該實驗中教師設置的失誤情境引導學生思考失誤產生的原因,同時提供實驗機會給學生運用數據得出結論.整個實驗過程不僅幫助學生發展了依據證據和已有知識進行科學論證和解釋的能力,同時也培養了學生嚴謹的科學探究能力.

2.3 實驗操作“失誤”——促進學生動手實驗操作的能力

實驗操作“失誤”:是指實驗過程中的實驗操作錯誤導致與常規結果不同的現象,請學生發現失誤之處以及思考正確做法,從而更深入地理解實驗操作背后的原理.

案例三：萬用電表“紅表筆進黑表筆出”

今天我們學習的儀器是萬用電表,萬用電表簡稱萬用表,是一種多功能、多量程、便于攜帶的電子儀表.萬用表是一種使用廣泛的測量儀器,可以用來測量電流、電壓,電阻等物理量.萬用表由表頭、測量線路、選擇開關以及紅黑測試表筆組成,一般可分為指針式、數字式兩大類.將萬用表接入電路中時,需要注意電流的方向,即紅表筆接的是電流流入一端,黑表筆接的是電流流出一端,可簡記為“紅表筆進黑表筆出”.在學習了萬用電表的構成和使用方法后,學生對于多用電表的紅黑表筆要“紅表筆進黑表筆出”背后的原理并未真正掌握,因此設計表3實驗操作“失誤”的教學流程進行解答.

表3 實驗操作“失誤”的教學流程

為幫助學生真正理解萬用電表“紅筆進黑表筆出”背后的原理,教師首先設計失誤——萬用電表測量電壓采用黑表筆進、紅表筆出的方式,再通過設計實驗進行糾誤——萬用電表連接二極管的兩端測量二極管的電阻,最后進行突破——正確使用萬用電表測量電壓、電流、電阻.通過對反常實驗現象的分析,引導學生對于失誤原因進行探討,促進學生深度學習的同時培養學生的動手操作能力.

3 結論與展望

失誤型演示實驗不同于常規的物理演示實驗教學,教師結合教學內容合理運用失誤型演示實驗,一方面可以激發學生探知物理學奧秘的欲望,另一方面可以幫助學生更好地領悟物理實驗背后的物理原理.但是對于物理教學而言,不論是采用常規的教學演示實驗模式,還是特意的“失誤型演示實驗”,只要對整個教學有益,兩者都是可以采取的教學模式.設計一場完美的“失誤型演示實驗”也需要依賴教師自身的教學水平.在整個教學結束后,教師可以對整個教學實驗過程進行復盤反思,對不足之處進行反思改進從而使自身的能力以及對課堂節奏的把控得到進一步提升.