初中科学错题资源的有效利用

2014-07-19耿清华

学子·教育新理念 2014年4期

关键词：滑片变阻器电动机

耿清华

学生解题出错是很正常的事情，关键是怎样对待错误。其实，对学生来说最好的学习方法也许就是在错误中学习。那如何让学生的错误真正地具有价值，让错误也美丽起来呢？

一、以错激趣，激发学生的学习兴趣

兴趣是调动学生积极思维、探求知识的内在动力。有了兴趣，学习就不是一种负担，而是一种享受。现在的学生没有生活体验，对很多自然现象感到既陌生又新奇，所以在错题分析过程中想法颇多。

例如，下列选项中能够最恰当地解释图中兔子背部毛色变化的是（）

A.环境能够影响基因对性状的控制

B.兔子的身体内产生了局部可遗传的变异

C.极低温度导致兔子的基因发生改变

D.极低温度导致兔子的染色体数目发生改变

错解：选C，生物性状是由基因控制的，兔子毛色有变化，则兔子的基因发生改变。

分析：此题主要考察环境中的非生物因素对生物的影响。环境中影响生物生活的因素有非生物因素和生物因素；其中非生物因素中的温度影响生物的分布、生长和发育。白兔被覆冰块，导致温度过低，为了减少光的反射，多吸收光能，发毛变为黑色。表明环境能够影响基因对性状的控制。正确选项为A。

师（追问）：此兔子生下的下一代毛色为部分黑还是全白呢？

生1：黑的，性状会遗传。

生2：白的，基因没变。

生3：黑的，变异。

（对这个话题学生兴趣很浓，讨论也变得激烈了。）

师：刚才讨论时我们发现生物的性状受环境的影响，其实生物性状是由基因和环境共同作用的结果。比如，将同一红薯的藤分别种在山地和农田中，结果山地红薯和农田红薯相比个小、凹痕多。山地红薯与农田红薯性状的不同正是由于山地和农田土壤的土质、水分、养分等不同而导致的。甚至有些植物同一植株会结出不同性状的果实，如右图所示。

师：因外界环境作用而引起的变异不能遗传的，由染色体、DNA或基因的变化而引起的变异才可以遗传到下一代的。所以在农业生产中可利用外界环境（因素）去影响生物性状，从而提高经济效益，如无籽番茄、无籽西瓜的种植。

通过纠错，联系实际，使学生对身边的一些现象有进一步的了解，对知识有了更深的理解，激发了学生的学习兴趣和求知欲望。

二、以错悟理，优化学生的认知结构

学生在科学解题中出现的某种错误就反映了学生科学认知结构存在着与此相对应的某种问题或缺陷。如果我们深入分析和研究学生的错误，就可以找出错误的原因。

例如：在学校的元旦联欢会上，某同学表演了“水能生火”的魔术。他向包有过氧化钠（Na2O2）粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来。小明很感兴趣，于是他和同学们进行探究。

[提出问题]过氧化钠与水反应生成了什么物质？为什么脱脂棉会燃烧？

[猜想]可能有一种气体和另一种物质生成。

[设计装置]如图所示

[实验探究]

实验一：探究反应后生成的气体是什么？

实验过程中，还观察到U型管A端红墨水液面下降，其原因是。

错解展示1：因为产生了气体，瓶内压强大。

错解展示2：氧气密度比空气大，把气体压往U形管。

错因剖析：以上两种解答都是错误的，学生以为气体增多或气体密度变大才会挤压U形管A端。这样的解答也暴露出学生认知结构存在着缺陷，且在学习过程中并没有补充完善，所以在分析问题时只能考虑到问题的某一方面，而不能顾及问题的全面性。

此时，教师应先给予学生阐述各自观点的机会，让他们将错误想法统统表达出来，使学生意识到自己原有的想法过于简单、欠于思考，同时教师也要肯定学生的错误想法具有合理的成分。然后教师引导学生全面分析，U形管连接的是锥形瓶，而过氧化钠与水反应产生的气体不会到达锥形瓶，所以U形管A端下降的原因不是过氧化钠和水反应生成O2引起的，也不是氧气密度比空气大，把气体压往U形管，而是过氧化钠和水反应时放出的热使锥形瓶内的气体温度升高，气体膨胀引起的。

通过上述分析，学生对气体气压这一知识结构有了更全面的认识；知道了气体气压变大可能是气体的量增多、密度变大引起的，也可能温度升高导致气体体积变大导致的。基于这样分析问题的方法，学生在以后的学习中也就会更全面地去考虑问题，使自己的知识结构更加完善。

三、以错促思，发展学生的思维能力

建构主义认为，学生的错误不可能单纯依靠正面的示范和反复的练习得以纠正，而必须是一个“自我否定”过程，而“自我否定”又以自我反省，特别是内在的“观念冲突”作为必要的前提。利用学生错题资源，引发这种“观念冲突”，能促使学生对已完成的思维过程进行周密且有批判性的再思考，对已形成的认识从另一个角度，以另一种方式进行再思考，以求得新的深入认识，这既有利于问题的解决，又培养了学生的思维能力。

最近，我在教学中遇到这样一个实例，学生在解答下题时出现了两种方法：

例如：如图电路中，电源电压不变，灯L上标有“18V18W”的字样，电压表所选量程为0～15V，电流表所选量程为0～3A.当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯L正常发光，电流表示数为2.5A.当开关S断开、滑动变阻器的滑片P移到距a端3/4ab长度时，电压表示数为15V.则在保证电路各元件安全的情况下，断开开关S，移动滑片P的过程中，灯L的最小功率为（）

A.0.5WB.3.75WC.5WD.6.48W

学生的解题过程：当开关S闭合、滑片P移到a端时，灯L和滑动变阻器并联，

∵灯正常发光，∴UL=U=U额=18V

灯丝电阻：RL=U2额∕P额=（18V）2∕18W=18Ω

此时通过灯的电流：IL=P额∕U额=18W∕18V=1A

通过滑动变阻器的电流：IR=I-IL=2.5A-1A=1.5A

∴滑动变阻器的最大电阻：R=UR∕IR=18V∕1.5A=12Ω

当开关S断开、滑片P移到距a端3／4ab长度时，滑动变阻器连入的电阻：

R′=3∕4×12Ω=9Ω

解法一：当电压表示数为15V时灯两端的最小电压：UL=U-UR=18V-15V=3V，

I′=UR∕R′=15V∕9Ω=5∕3A，

灯L的最小功率：

PL=ULI′=3V×5∕3A=5W.

解法二：当电压表示数为15V时灯两端的最小电压：U小=U-UR=18V-15V=3V，

∵RL=18Ω

∴PL=U2L∕RL=（3V）2∕18Ω=0.5W

当时，我没马上说谁对谁错，只是把这两种解法在屏幕上展示出来，让全班学生判断。突然，蒋同学冒出一句：题目有问题。

师（有点吃惊）：怎么说？

蒋（自信满满）：电源电压恒为18V，当滑片P移到距a端3／4ab长度时，滑动变阻器连入的电阻是9Ω，电压表15V，而电灯电阻18Ω是9Ω的两倍，电压应为30V，总电压是45V，这不是有问题吗？

其他学生（向她投去赞赏的目光）齐声说：对。

一下子教室里七嘴八舌地说开了，学生们的思维顿时活跃起来，大家争先恐后地发表自己的见解。

另一学生：电灯电阻会变吗？

师：你说呢？

其他学生：会变，灯泡的温度变了。（班级里安静下来了，学生用期待的眼神看着老师，希望得到肯定。）

师：大家的想法很对，电灯的电阻随温度的变化而发生了变化，（追问）变为多少呢？

生：利用RL=UL∕IL=3V∕5∕3A=1.8Ω

PL=U2L∕RL=（3V）2∕1.8Ω=5W

其实，与上面这个教学中的实例类似的情况，每个老师都可能遇到，但不同的处理方法所得到的教学效果却是完全不同的，试想：如果我当时在课堂上轻易地包办代替，将正确的解法呈现出来，而不就错因势利导，那么，这么好的教学契机就会错过，也就不会碰撞出智慧的火花。因此，教师在错题分析时不要过多地正面去纠错，而应利用学生错题资源，引发学生对结论的质疑和再思考，活跃学生的思维。

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四、以错导行，培养学生的实践探究能力

培养学生发现意识，让学生学会自主探究学习，是新课程的重要教学目标之一。学习错误是其积极参与学习过程必然伴随的现象之一。对于似是而非、学生不易察觉的错误，如果教师只告诉正确的做法，容易抑制学生主动性和创造性的发展。如果对这些错误巧妙地加以利用，因势利导，多给学生思维的时间和空间，这不仅能使不同层次的学生发现错误，提高学习的积极性，而且可以引发学生的探究欲望，培养学生的探究能力。

例如：一个小电风扇与电流表串联后接在6伏直流电源上，闭合开关后电动机出现故障没有转动，这时电流表的读数为3安。排除故障后，让电风扇正常工作，这时电流表的读数为1安。若不计摩擦阻力，求：（1）电动机线圈的电阻；（2）电风扇工作时做的机械功的功率；（3）电风扇的效率。

分析完题目后有4～5位女生走到我身边，带着几分羞涩，说：这题我们还是不理解，为什么电风扇不转动时电流会比正常工作时大呢？

她们能把自己的疑虑向老师提出已非常不错了，若老师再复述刚才的分析过程，如果她们还不明白的话，可能就会不好意思再说出来了，很可能会不懂装懂。本人迟疑了片刻后，建议她们利用微型物理仪器去做实验，先弄清楚电流大小关系，再试着去分析原因。（第二天，她们来告诉我实验的过程）

生：我们把电动机和电流表串联在电路中，电动机正常转动时，电流I转=0.42A。用手捏住转轴后电动机不转I不转始终在0.46A～0.48A间摆动。做了好几次电动机不转动时通过的电流都大于电动机转动时通过的电流。

师（耐心听完后）：那你们想过可能是什么原因呢？

（……其中一位欲言欲止）

师（投去肯定的目光）：没关系，说说看。

生：老师我画个图吧？

其他学生：怎么会多一个电阻？

生：我把电动机看成一个电阻和一个没电阻的“电动机”。

其他学生：有什么用？

生：我就是觉得可以这样，但我说不出理由。