失误型策略在演示实验中的有效应用

何 璐 李德安

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

1 引言

物理演示实验是以培养学生观察和分析实验现象的能力,认识和建立物理概念规律为目标和侧重点,在操作的同时,引导学生对实验进行观察、思考、分析和归纳,以达到一定教学目的的演示性、示范性教学方式.传统物理教学课堂上,教师常常精心准备演示实验,不仅注重演示实验的直观性,还重视演示实验操作的准确性和科学性.事无巨细、精心准备的演示实验在实际教学中也会出现演示实验失误的情况.教师会担心演示实验失误导致课堂失控,但是实验失误的情况可以巧妙地转换为一种有效的教学资源,即失误型演示实验.

失误型演示实验是指教师按照不同于传统教学成功进行实验,而是在实验原理、实验器材、实验步骤等方面巧妙地设计出实验失误,由教师引领学生发现失误之处后进行纠误,进而使得学生在该过程中可以掌握实验及其背后所对应的知识点.

2 失误型演示实验的教学设计实践

失误型演示实验并不是简单的失误,而是经过教师精心准备的失误演示.传统的演示实验通常是教师操作、学生观看,其结果往往是学生走马观花式地观看演示实验进而获得知识.这种教师灌输式教学方式违背教师主导、学生主体的教学理念,不利于学生物理核心素养的培养.失误型演示实验假借失误突出教学重点,教学过程中贯穿师生互动不仅有利于激发学生的兴趣,还有利于学生创新能力的培养.

失误型演示实验教学可以分为以下几个类型:实验原理“失误”、实验器材“失误”、实验步骤“失误”.

2.1 实验原理“失误”——引导学生直击实验现象的本质

实验原理“失误”:意指以“错误”的实验原理进行实验进而得到与科学、正确的实验结果有差异,从而由该问题激发学生求知的欲望.

案例一：自感现象中灯泡的闪亮现象

人教版教材中关于自感现象的演示实验,以通电自感演示灯泡的延迟发光和断电自感演示灯泡的闪亮现象,轻易地使学生认识到产生以上现象背后的原因实质上是自感电动势对电流变化的阻碍作用[1].人教版教材中关于通电自感和断电自感的实验电路原理图如图1和图2所示.对于学生而言,学生容易认为断电自感一定会产生灯泡闪亮的现象,同时会以为产生该现象背后的原因是电路中电流激增.为使学生真正了解断电自感产生灯泡闪亮一下背后的原因,设计表1实验原理“失误”的教学流程,为学生进行答疑解惑.

表1 实验原理“失误”的教学流程

图1 通电自感

图2 断电自感

图3 断电自感改进

断电自感灯泡未闪亮一下的现象打破学生固有认知,设计失误、纠误、突破3个教学过程,纠正学生关于断电自感一定会产生灯泡闪亮的现象和同时认为这种现象是由于电路中电流激增导致的错误观念,落实学生为主体的教学理念,真正做到引导学生直击实验现象背后的本质.

2.2 实验器材“失误”——提升学生科学探究的能力

实验器材“失误”:意指使用与常规实验器材不同的仪器进行实验达到相同甚至更好的实验效果.

案例二：选取合适量程的电流表测量电流大小

表2 实验器材“失误”的教学流程

在该实验中教师设置的失误情境引导学生思考失误产生的原因,同时提供实验机会给学生运用数据得出结论.整个实验过程不仅帮助学生发展了依据证据和已有知识进行科学论证和解释的能力,同时也培养了学生严谨的科学探究能力.

2.3 实验操作“失误”——促进学生动手实验操作的能力

实验操作“失误”:是指实验过程中的实验操作错误导致与常规结果不同的现象,请学生发现失误之处以及思考正确做法,从而更深入地理解实验操作背后的原理.

案例三：万用电表“红表笔进黑表笔出”

今天我们学习的仪器是万用电表,万用电表简称万用表,是一种多功能、多量程、便于携带的电子仪表.万用表是一种使用广泛的测量仪器,可以用来测量电流、电压,电阻等物理量.万用表由表头、测量线路、选择开关以及红黑测试表笔组成,一般可分为指针式、数字式两大类.将万用表接入电路中时,需要注意电流的方向,即红表笔接的是电流流入一端,黑表笔接的是电流流出一端,可简记为“红表笔进黑表笔出”.在学习了万用电表的构成和使用方法后,学生对于多用电表的红黑表笔要“红表笔进黑表笔出”背后的原理并未真正掌握,因此设计表3实验操作“失误”的教学流程进行解答.

表3 实验操作“失误”的教学流程

为帮助学生真正理解万用电表“红笔进黑表笔出”背后的原理,教师首先设计失误——万用电表测量电压采用黑表笔进、红表笔出的方式,再通过设计实验进行纠误——万用电表连接二极管的两端测量二极管的电阻,最后进行突破——正确使用万用电表测量电压、电流、电阻.通过对反常实验现象的分析,引导学生对于失误原因进行探讨,促进学生深度学习的同时培养学生的动手操作能力.

3 结论与展望

失误型演示实验不同于常规的物理演示实验教学,教师结合教学内容合理运用失误型演示实验,一方面可以激发学生探知物理学奥秘的欲望,另一方面可以帮助学生更好地领悟物理实验背后的物理原理.但是对于物理教学而言,不论是采用常规的教学演示实验模式,还是特意的“失误型演示实验”,只要对整个教学有益,两者都是可以采取的教学模式.设计一场完美的“失误型演示实验”也需要依赖教师自身的教学水平.在整个教学结束后,教师可以对整个教学实验过程进行复盘反思,对不足之处进行反思改进从而使自身的能力以及对课堂节奏的把控得到进一步提升.