失敗實(shí)驗(yàn)，物理課堂的一筆財(cái)富

吳忠文

（湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東簡中學(xué) 廣東 湛江 524000）

失敗實(shí)驗(yàn)，物理課堂的一筆財(cái)富

吳忠文

（湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東簡中學(xué) 廣東 湛江 524000）

實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，大部分實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，因此大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是“成功的”。有成功就有失敗，“失敗實(shí)驗(yàn)”同樣也是物理課堂的一筆財(cái)富。

初中物理；失敗實(shí)驗(yàn)；教學(xué)策略

實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)并沒有成功與失敗之分，通過現(xiàn)象了解規(guī)律才是實(shí)驗(yàn)的真正目的所在。所謂的“失敗實(shí)驗(yàn)”，指的是期望現(xiàn)象沒有出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。本文以人教版教材為例，淺析“失敗實(shí)驗(yàn)”的價(jià)值，與各位同行共享。

一、有意為之，強(qiáng)化認(rèn)知

初中階段的物理實(shí)驗(yàn)主要以演示實(shí)驗(yàn)為主，重點(diǎn)讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，加深印象。換句話說，所謂的演示實(shí)驗(yàn)就是給學(xué)生增長見識(shí)，可以不出意外的成功，但是反過來一想，當(dāng)然也可以“有所企圖”地失敗。有意設(shè)計(jì)“失敗”的物理實(shí)驗(yàn)，可以強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知。

例如九年級(jí)第十五章的“兩種電荷”一節(jié)。本節(jié)有一個(gè)引入實(shí)驗(yàn)，是摩擦起電的小實(shí)驗(yàn)。摩擦起電的實(shí)驗(yàn)由一對(duì)玻璃棒與絲綢、橡膠棒與動(dòng)物毛皮來完成，但是在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我特意改換了摩擦棒，換成了鐵棒。鐵棒當(dāng)然不能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求，我的目的在于通過“成功”與“失敗”的對(duì)比，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知，使學(xué)生真正了解實(shí)驗(yàn)原理。我拿著鐵棒在絲綢上不斷摩擦，然后試圖吸引碎紙屑，當(dāng)然沒有任何反應(yīng)。這時(shí)同學(xué)們就有疑問了：難道老師把實(shí)驗(yàn)搞砸了？我見時(shí)機(jī)成熟，就適時(shí)提問：同學(xué)們，這個(gè)鐵棒摩擦絲綢，試了好多次都沒有成功，我們怎么解決呢？有同學(xué)提出換一個(gè)新的絲綢，還有同學(xué)提出摩擦得快一些?？墒墙?jīng)過嘗試之后，這些方法都不可行，此時(shí)同學(xué)們也發(fā)現(xiàn)了問題出在了鐵棒上。我進(jìn)而解釋道：鐵棒是可以導(dǎo)電的，帶上電荷后迅速就傳導(dǎo)沒了，一直帶不上電。要想實(shí)驗(yàn)成功，必須選用絕緣棒，它們的電荷是“給出”和“接受”的關(guān)系，不能進(jìn)行傳導(dǎo)。這樣一來，電荷形成的原理就大致形成在學(xué)生的頭腦中了。

實(shí)驗(yàn)雖“失敗”了，但是卻“成功”地引起學(xué)生的注意力。這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以是一種反向說明，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)知，加深了印象。

二、順?biāo)浦?，引?dǎo)探究

實(shí)驗(yàn)的成功與否由多個(gè)因素決定，操作者、實(shí)驗(yàn)器材、環(huán)境等很多因素都影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在課堂上出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的失誤也很正常。但是失誤也是一種資源，一旦實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)失誤，教師一定要隨機(jī)應(yīng)變，將“失敗實(shí)驗(yàn)”順?biāo)浦?，引?dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究。

以九年級(jí)第十五章第2節(jié)為例。本章節(jié)的實(shí)驗(yàn)主要是電路實(shí)驗(yàn)的演示，學(xué)生首次接觸電路與電流，因此重點(diǎn)演示電路的組成與原理。我在課堂上連接好由電源、開關(guān)、燈泡、導(dǎo)線組成的簡單電路后，然后閉合開關(guān)，燈泡并沒有亮起。這不是我有意為之的，本意是向大家簡單演示電路中的電流現(xiàn)象，因此看到實(shí)驗(yàn)“失敗”后，我反復(fù)調(diào)整電源、燈泡，可是沒有任何反應(yīng)。想要按照原計(jì)劃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是不可能了，再調(diào)整的話又浪費(fèi)時(shí)間，我靈機(jī)一動(dòng)，借失敗現(xiàn)象給大家講講“故障排除”。我問學(xué)生：同學(xué)們看，經(jīng)過老師反復(fù)調(diào)整，電路中沒有電流形成，這說明電路是“斷著的”，我們該如何排除故障？這時(shí)候有同學(xué)反映可能是電源沒電了，還有同學(xué)們提出可能是燈泡壞了。我聽取學(xué)生的意見分別更換了電源和燈泡，結(jié)果更換之后燈泡還是不亮。此時(shí)的課堂氛圍已經(jīng)非常濃郁了，大家紛紛獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。有一位同學(xué)終于發(fā)現(xiàn)了“隱秘之處”，提出可能是導(dǎo)線有問題。我開始向大家展示逐根更換導(dǎo)線，最終檢查出原來是開關(guān)與燈泡之間的導(dǎo)線故障導(dǎo)致燈泡不亮。

任何實(shí)驗(yàn)都不是能百分之百成功的，故障在所難免，排除故障也是一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)技能。教師不僅要教會(huì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“應(yīng)該”是什么樣，更要教會(huì)學(xué)生“為什么”是這樣，也就是出現(xiàn)問題、解決問題。

三、積極挖掘，升華態(tài)度

（一）如實(shí)記錄，實(shí)事求是

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，我們所有的大部分物理知識(shí)都是由歷代物理學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)而出的，物理實(shí)驗(yàn)的精神講求一個(gè)“真”字。尊重?cái)?shù)據(jù)、實(shí)事求是應(yīng)該是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)者的基本素質(zhì)。

在八年級(jí)下冊的第十一章有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證重力勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。我們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，具體操作是將小物塊與紙條相連接，紙條穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓物塊自由下落，測出物塊下落的高度h和落地的瞬間速度v，驗(yàn)證mgh=mv2/2是否成立。下落高度是預(yù)先量好的，物體下落的瞬間速度用該區(qū)間的平均速度代替。學(xué)生按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中比較順利。但是在處理數(shù)據(jù)時(shí)，有幾位同學(xué)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)論沒有成立，動(dòng)能與重力勢能相差了有一倍之多。因此我用他們的實(shí)驗(yàn)器材重新做了一遍實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)仍然與結(jié)論不符。這時(shí)我下意識(shí)地檢查器材，發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室配給的紙條與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不匹配，使紙條與計(jì)時(shí)器之間產(chǎn)生了較大摩擦力，導(dǎo)致了重力勢能的流失。我突然認(rèn)識(shí)到，其他學(xué)生的數(shù)據(jù)很有可能也有這種情況，但是為了“迎合”結(jié)論而改造了數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我當(dāng)眾表揚(yáng)了幾位如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的幾位同學(xué)，并滲透給大家實(shí)驗(yàn)要求真求實(shí)的思想。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是了解規(guī)律的第一手資料，保持?jǐn)?shù)據(jù)的原貌堪比“保護(hù)現(xiàn)場”。實(shí)事求是也是一種必要的科學(xué)態(tài)度。

（二）反復(fù)試驗(yàn)，磨練意志

在物理中還有一種就是制作型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生組裝一些物理小模型。平時(shí)學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，在制作時(shí)出現(xiàn)失誤在所難免，作為教師要鼓勵(lì)學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)他們永不言棄的實(shí)驗(yàn)品質(zhì)。

例如在九年級(jí)第二十章有一個(gè)制作電磁鐵的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料非常簡單，只需一根鐵釘、一卷漆包線和一個(gè)電源即可。但是在實(shí)驗(yàn)室，我的要求高了一些，要求學(xué)生把電磁鐵裝在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)盒里，并且理清線路。在實(shí)驗(yàn)過程中，有幾位同學(xué)遲遲安裝不上，顯得有一些焦急。在多數(shù)學(xué)生完成安裝后，我開始鼓勵(lì)他們：別著急，試試換另一種接線方式看看？鐵釘纏繞的長度可不可以再調(diào)整一下呢？學(xué)生遵照我的建議進(jìn)行嘗試，期間我還為他們更換了難用的實(shí)驗(yàn)器材。最終令人欣慰的是，學(xué)生反復(fù)進(jìn)行嘗試，終于安裝成功。實(shí)驗(yàn)失敗的客觀原因固然存在，但是不懼失敗、堅(jiān)持努力的精神卻是非常寶貴的。

做科學(xué)的過程也是不斷嘗試、不斷失敗、不斷改進(jìn)的過程。方法可以改進(jìn)，器材可以維修，但是攻克實(shí)驗(yàn)的意志是需要不斷磨練、逐漸積累的。

以上是筆者對(duì)失敗實(shí)驗(yàn)的幾項(xiàng)應(yīng)用，希望對(duì)教育同行們有所啟發(fā)。失敗實(shí)驗(yàn)作為一種物理資源，同樣具有教學(xué)意義，也是初中物理課堂的一筆寶貴財(cái)富。

[1]顧厚根，朱鐵成.失敗物理實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用[J].物理教學(xué)探討，2012，30(3):6-8.

[2]孫留橋.初中物理實(shí)驗(yàn)失敗歸因分析及對(duì)策[J].物理教學(xué)，2012(11):34-36.

[3]徐浩.初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析及對(duì)策研究[J].中學(xué)物理:初中版，2015，33(11):84-85.