何 璐 李德安

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

1 引言

物理演示實驗是以培養(yǎng)學生觀察和分析實驗現(xiàn)象的能力,認識和建立物理概念規(guī)律為目標和側(cè)重點,在操作的同時,引導學生對實驗進行觀察、思考、分析和歸納,以達到一定教學目的的演示性、示范性教學方式.傳統(tǒng)物理教學課堂上,教師常常精心準備演示實驗,不僅注重演示實驗的直觀性,還重視演示實驗操作的準確性和科學性.事無巨細、精心準備的演示實驗在實際教學中也會出現(xiàn)演示實驗失誤的情況.教師會擔心演示實驗失誤導致課堂失控,但是實驗失誤的情況可以巧妙地轉(zhuǎn)換為一種有效的教學資源,即失誤型演示實驗.

失誤型演示實驗是指教師按照不同于傳統(tǒng)教學成功進行實驗,而是在實驗原理、實驗器材、實驗步驟等方面巧妙地設(shè)計出實驗失誤,由教師引領(lǐng)學生發(fā)現(xiàn)失誤之處后進行糾誤,進而使得學生在該過程中可以掌握實驗及其背后所對應的知識點.

2 失誤型演示實驗的教學設(shè)計實踐

失誤型演示實驗并不是簡單的失誤,而是經(jīng)過教師精心準備的失誤演示.傳統(tǒng)的演示實驗通常是教師操作、學生觀看,其結(jié)果往往是學生走馬觀花式地觀看演示實驗進而獲得知識.這種教師灌輸式教學方式違背教師主導、學生主體的教學理念,不利于學生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng).失誤型演示實驗假借失誤突出教學重點,教學過程中貫穿師生互動不僅有利于激發(fā)學生的興趣,還有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

失誤型演示實驗教學可以分為以下幾個類型:實驗原理“失誤”、實驗器材“失誤”、實驗步驟“失誤”.

2.1 實驗原理“失誤”——引導學生直擊實驗現(xiàn)象的本質(zhì)

實驗原理“失誤”:意指以“錯誤”的實驗原理進行實驗進而得到與科學、正確的實驗結(jié)果有差異,從而由該問題激發(fā)學生求知的欲望.

案例一：自感現(xiàn)象中燈泡的閃亮現(xiàn)象

人教版教材中關(guān)于自感現(xiàn)象的演示實驗,以通電自感演示燈泡的延遲發(fā)光和斷電自感演示燈泡的閃亮現(xiàn)象,輕易地使學生認識到產(chǎn)生以上現(xiàn)象背后的原因?qū)嵸|(zhì)上是自感電動勢對電流變化的阻礙作用[1].人教版教材中關(guān)于通電自感和斷電自感的實驗電路原理圖如圖1和圖2所示.對于學生而言,學生容易認為斷電自感一定會產(chǎn)生燈泡閃亮的現(xiàn)象,同時會以為產(chǎn)生該現(xiàn)象背后的原因是電路中電流激增.為使學生真正了解斷電自感產(chǎn)生燈泡閃亮一下背后的原因,設(shè)計表1實驗原理“失誤”的教學流程,為學生進行答疑解惑.

表1 實驗原理“失誤”的教學流程

圖1 通電自感

圖2 斷電自感

圖3 斷電自感改進

斷電自感燈泡未閃亮一下的現(xiàn)象打破學生固有認知,設(shè)計失誤、糾誤、突破3個教學過程,糾正學生關(guān)于斷電自感一定會產(chǎn)生燈泡閃亮的現(xiàn)象和同時認為這種現(xiàn)象是由于電路中電流激增導致的錯誤觀念,落實學生為主體的教學理念,真正做到引導學生直擊實驗現(xiàn)象背后的本質(zhì).

2.2 實驗器材“失誤”——提升學生科學探究的能力

實驗器材“失誤”:意指使用與常規(guī)實驗器材不同的儀器進行實驗達到相同甚至更好的實驗效果.

案例二：選取合適量程的電流表測量電流大小

表2 實驗器材“失誤”的教學流程

在該實驗中教師設(shè)置的失誤情境引導學生思考失誤產(chǎn)生的原因,同時提供實驗機會給學生運用數(shù)據(jù)得出結(jié)論.整個實驗過程不僅幫助學生發(fā)展了依據(jù)證據(jù)和已有知識進行科學論證和解釋的能力,同時也培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W探究能力.

2.3 實驗操作“失誤”——促進學生動手實驗操作的能力

實驗操作“失誤”:是指實驗過程中的實驗操作錯誤導致與常規(guī)結(jié)果不同的現(xiàn)象,請學生發(fā)現(xiàn)失誤之處以及思考正確做法,從而更深入地理解實驗操作背后的原理.

案例三：萬用電表“紅表筆進黑表筆出”

今天我們學習的儀器是萬用電表,萬用電表簡稱萬用表,是一種多功能、多量程、便于攜帶的電子儀表.萬用表是一種使用廣泛的測量儀器,可以用來測量電流、電壓,電阻等物理量.萬用表由表頭、測量線路、選擇開關(guān)以及紅黑測試表筆組成,一般可分為指針式、數(shù)字式兩大類.將萬用表接入電路中時,需要注意電流的方向,即紅表筆接的是電流流入一端,黑表筆接的是電流流出一端,可簡記為“紅表筆進黑表筆出”.在學習了萬用電表的構(gòu)成和使用方法后,學生對于多用電表的紅黑表筆要“紅表筆進黑表筆出”背后的原理并未真正掌握,因此設(shè)計表3實驗操作“失誤”的教學流程進行解答.

表3 實驗操作“失誤”的教學流程

為幫助學生真正理解萬用電表“紅筆進黑表筆出”背后的原理,教師首先設(shè)計失誤——萬用電表測量電壓采用黑表筆進、紅表筆出的方式,再通過設(shè)計實驗進行糾誤——萬用電表連接二極管的兩端測量二極管的電阻,最后進行突破——正確使用萬用電表測量電壓、電流、電阻.通過對反常實驗現(xiàn)象的分析,引導學生對于失誤原因進行探討,促進學生深度學習的同時培養(yǎng)學生的動手操作能力.

3 結(jié)論與展望

失誤型演示實驗不同于常規(guī)的物理演示實驗教學,教師結(jié)合教學內(nèi)容合理運用失誤型演示實驗,一方面可以激發(fā)學生探知物理學奧秘的欲望,另一方面可以幫助學生更好地領(lǐng)悟物理實驗背后的物理原理.但是對于物理教學而言,不論是采用常規(guī)的教學演示實驗模式,還是特意的“失誤型演示實驗”,只要對整個教學有益,兩者都是可以采取的教學模式.設(shè)計一場完美的“失誤型演示實驗”也需要依賴教師自身的教學水平.在整個教學結(jié)束后,教師可以對整個教學實驗過程進行復盤反思,對不足之處進行反思改進從而使自身的能力以及對課堂節(jié)奏的把控得到進一步提升.