关键词:失败实验原因再探究
意大利科学家伽利略说过:“一切推理都必须从观察与实验得来。”物理这门学科有很强的实践性,课堂演示实验又是其中必不可少的一环。在实验过程中,由于种种意料之外的原因会出现实验失败甚至得出与事实相反的实验结果的现象,这时,作为实验操作者的教师该怎么办呢?一、移花接木,瞒天过海。随便找个理由或编造一个数据掩盖事实真相,欺骗学生。二、肯定结果,下次再做。教师承认实验失败这一客观结果,然后回办公室仔细琢磨,找出失败原因,充分准备,找时间重做一遍实验,得出需要得到的实验结果。三、将计就计,共同探究。师生合作分析讨论实验失败的原因,组织学生展开新一轮的探究,把排除故障的过程变成培养学生探究能力的过程。
笔者认为第一种的做法最不可取,它不仅不能说服学生,达不到理想的教学效果,降低教师在学生心目中的威信;而且与求真求实的作风相违背,也与严谨求实的科学精神背道而驰。第二种做法看起来比较合理,成功补做实验似乎给了一个学生完美的答案,但其实不然。因为这些补救措施是在教师自行安排下完成的,缺少学生的自主参与和亲身体验,所以他们虽然能接受这一个结果,但心中还是会有许多疑问:上次实验为什么不成功?是什么原因造成的?为什么两次实验会得出截然不同的结论?是不是还有其他原因呢等等。而第三种做法则比较得当。师生合作共同探究,真正体现了教师的主导作用和学生的主体地位,完全符合新课程理念的要求。虽然实验超时会对正常的教学进度产生影响,但通过进一步探究,学生的知识和技能得到了延伸与巩固,学生的思维和能力得到锻炼和提高,其利是大大多于弊的。《新课标》中也明确提出:安排教学计划与教学时间应该有一定的灵活性,如果学生对某次探究活动特别感兴趣,或者探究过程中学生又发现了新问题,需要进一步探究,则可以延长时间给学生进行充分的探究和讨论。这一建议充分说明了弹性教学的必要性,下面是笔者就以下一个实验案例谈谈具体的做法。
1.由失败实验情景,引发问题
教师演示“做功改变热能的实验”:把一团浸有乙醚的棉花团放入一个带有活塞的厚壁玻璃筒中,然后用力向下压活塞,却没能观察到教师所期待的现象——乙醚的燃烧。难道是压缩气体做功并不能改变热能?教师停止了原有的教学任务,引导学生针对这一问题展开探究。
2.师生合作交流进行猜测,并加以验证
学生1认为:做功不能改变热能,依据是在压缩气体做功时,并没有燃烧现象发生。
学生2认为:做功能改变热能,可能是用肉眼不能直接觉察到热能的改变。
教师对学生的回答加以肯定并启发学生用可行的方法验证上述猜测的正确性。
学生讨论后再次进行交流。
学生3建议:用温度计测量活塞压缩前后两次玻璃筒中空气的温度。
学生4提出异议:用温度计测量不方便,而且在拉出活塞后再去测量,热量容易散失,造成测量结果不正确,不如用手直接去感受活塞压缩前后两次玻璃筒外壁的温度,既方便又有效。
教师肯定后一位学生的做法,并按学生的方法重新做一次实验,虽然仍旧没能观察到乙醚燃烧,但触摸筒壁,感觉发热,说明做功能改变热能。
3.进一步探究,寻找实验失败根源
师:为什么筒壁发热,而乙醚并没有燃烧呢?
生:可能是压缩气体做功产生的热能使空气温度升高,但并没有达到乙醚燃烧的着火点。
师:怎样才能使温度达到乙醚的着火点呢?
生:压缩气体做功做得更多些。
师:大家有什么办法能对气体做功多些呢?
生1:压缩活塞用力更大些,时间更短促些。
生2:活塞上多擦些凡士林,增加玻璃筒的密封程度。
生3:活塞拉得高些再用力压。
师:好,我们按照大家想到的问题改进实验方案,这次请一个力气大些的男同学上来演示。
演示结果显示:乙醚燃烧,实验成功,实验失败原因的猜测被验证。
4.结语
美国科学家爱因斯坦说过:探索真理比占有真理更为可贵。失败实验的再探究活动是一个充满创造性思维的过程,也是一个发挥潜能、克服困难、艰辛探索、不断实践的过程。既要动脑去思考,又要动手去做,实践才能出真知。笔者认为,再探究活动在以下几方面对学生能力的培养是有益的:
更有利于激发学生的探究意识。由于这种探究课题不是由老师自定的或是教材规定范围内的,而是以失败实验为背景、实验结论与事实真相相反的一对矛盾为内驱力、师生合作为基础的前提下产生的,解决这一实际问题,自然会引发学生强烈的探究欲望。
更有利于培养学生的创新能力。在强烈探究欲望的驱动下,学生进行了激烈的讨论、交流,由于这次是在原探究活动中分支出来的一次新的探究活动,所以探究活动的层次高,开放性强,为学生的发散性思维的发挥提供了机会,在探究活动中,学生的创新火花一次次地被激发,创新能力也不断得到培养。
有利于学生科学态度、情感、价值观目标的达成。前苏联科学家巴甫洛夫说:自己动手,自己动脚,用自己的眼睛观察——这是我们实验工作的最高原则。在再探究的过程中,使学生经历了像科学家一样的探索历程,从中体验到科学探究道路的曲折、成功的乐趣,提高了学生探索科学奥秘的兴趣,同时也让学生意识到实事求是的科学态度和仔细严谨、勇于探索的科学精神是多么可贵,这对学生的影响有可能是一辈子的。
由此可见,其实失败实验本身就是一种很好的教学资源,它为学生提供了探究活动的素材,为学生筑建了一个自主、合作、探究的平台,探究失败原因过程中的收获远比轻易赢得的成功要多得多。用马克思的一句名言作为结束语吧:在科学上没有平坦的大道,只有不畏艰险沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。◆
参考文献:
全日制义务教育,科学年级课程标准 湖北教育出版社,2003年7月
义务教育课程标准实验教科书,物理教学参考书 江苏教育出版社,2002、3
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