从物理核心素养角度看待失败的演示实验

陈涛

(普宁市华侨中学 广东 揭阳 515300)

从物理学科核心素养的角度看，演示实验是学生形成物理观念、建立科学思维能力、实践科学探究能力、培养科学态度与责任的重要途径，是目前其他方式教学手段不可取代的.但未知、突发因素会造成教师无法保证每一次课堂演示实验都成功，实际上演示实验失败风险很高.以下3个案例，教师都会遇上相同或者相似的情境，在此作为典例进行探讨.

案例1：教师讲授电容器原理，按教材实验装置安装极板和验电器后，摩擦橡胶棒使极板带电，但是反复接触、移动极板，验电器指针无反应，多次尝试无效后教师改为PPT演示分析.

案例2：教师演示胡克定律，利用弹簧测力计和钩码作出多组数据输入电子表格后，形成的图像不经过原点，不成直线.演示实验出现问题后，学生表现出极大兴趣，授课教师引导学生研究原因，最后发现是因为采用的弹簧自身质量过大而钩码质量太小，不满足轻质弹簧的条件，造成明显偏差.

案例3：教师用创新实验器材，分析电磁阻尼现象，在斜面上放置环形导线，A车底部无磁铁，B车底部有磁铁，演示时两车基本同步到达底部，无明显差异，演示未能体现阻碍效果.教师改变斜面倾斜角度，重复试验，A车停止在斜面位置比B车停止在斜面位置远，教师解释是电磁阻尼现象造成该结果.

1 从形成物理观念角度看演示实验失败的影响

演示实验的作用，在于让学生看到的、直观的物理现象和教师在课堂上教授的、经提炼的、抽象总结出来的规律能够完美统一起来，使学生头脑中的感官印象，提炼升华到物理概念和规律，形成学生对物理世界的根本认识.演示实验失败，代表教师传授给学生的物理概念、规律与学生看到的物理现象发生冲突，导致学生怀疑、不接受课程预期形成的观念和结论.

案例1就是典型的物理观念形成失败，教师用PPT演示进行弥补，是不可能完全解决学生因实物演示失败造成的认知冲突，这就要求教师在课前做周密安排、把控实验，尽一切可能避免差错，而不是寄希望于如何弥补和应对.

2 从科学思维角度去界定失败的演示实验

在课程中，演示实验一旦出现问题，教师都会尝试挽救实验，试图让课堂重新回到原来的预定轨道上，教学经验丰富的教师还会因势利导，引导学生研究失败原因，通过分析让学生学习排除故障，反而整个课堂非常活跃，这样的实验算不算失败？从物理学科核心素养视角去看，演示实验主要目的在于构建学生科学思维中的科学论证环节，让课程中的知识在实验中得到验证.无论教师如何应变，论证结果与原预定目标不符，学生学习的整个构建过程就失败了，在教师指导下研究故障，引发学生其他兴趣，也是另外一个科学思维过程，不能掩盖预期目标不达成这一事实.所以，只要预期的科学论证过程不能实现，都应归为失败的演示实验.

案例2中，教师通过应变处理，研究了故障这个新问题，并完成故障排除，但是预期目标定律验证不能达成，科学论证过程失败，应确定为失败的演示实验.成功引导学生研究出问题的原因，也只能视为另外一个问题完成.

3 从科学探究过程去研究失败的演示实验

演示实验从科学探究上看，是针对课程预定问题，通过演示实验获得证据支持，进而解释和进行交流.演示实验失败，是证据获取失败，同时引发另外一个“为什么会失败”的新问题.从这一角度看，教师面临实验失败时，能做出选择就两个方向，是继续原有问题的探究？还是对新问题进行探究？有经验的教师往往能妥善处理，引导课程，而一些教师却显得惊慌失措，其关键在于能否判断出问题的核心，迅速选择是将两个问题结合起来进行探究，解决新问题，继续老问题，还是指出问题所在，确定无法完成，抛弃演示实验继续教学过程.选择是否合适、是否有利于课程，取决于教师的学术水平和应变能力.

案例2中，教师若是能够当场更换弹簧，完成胡克定律验证演示实验，就实现了两个问题的探究过程，课程就将非常成功.

4 从科学态度与责任角度去对待演示实验失败

演示实验一旦失败，无论采用何种处理方式，本身就是一种失败挫折.教师处理问题的态度将对学生起示范作用，甚至可影响学生未来面对其他问题的态度.这要求教师从科学态度与责任角度去对待演示实验失败，其核心是培养学生的科学精神，科学精神就是实事求是精神，需要在实践中培养和体现.对待演示实验中出现的问题，不主观臆断，不弄虚作假，以严谨的态度对待问题，不带任何先验成分探究事物规律，绝不能回避、隐藏问题.

案例3中，实验体现电磁阻尼效果不明显，主因是磁铁磁感强度太小和环形导线匝数过少.教师采用改变角度的方法，是改变重力沿斜面方向的分力大小，最后小车在斜面上停下的主因是摩擦力，电磁阻尼对小车的影响是阻碍，不是阻止，是不可能让小车停止在斜面上.教师用这样的演示实验说明电磁阻尼，本身就是错误的，主观臆断小车停止位置不同就是电磁阻尼现象，缺乏对事物分析需要的严谨态度，虽然当场学生没有异议，但存在很多漏洞，经不起事后推敲，完全是失败的演示实验.在创新演示实验中，教师要以科学的态度，把握实验的本质，经受他人的“挑刺”，才能形成一个优秀的创新实验.

5 结束语

只有将演示实验的问题，放在物理核心素养的要求下审视，才能发现简单问题背后，有更多深层次的思考，才能知道问题、思考问题和解决问题.演示实验如此，其他工作亦如此.