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物理实验失败的正面效应
德清高级中学 施国芳

    
    在实验教学过程中,会由于各种主客观因素的影响造成实验失败,使实验达不到预期的目的。针对这种情况,教师若能抓往机会正确处理,会使失败产生正面效应,让学生得到更多收益,使"坏事"变成"好事"。我在教学实践中,以提高学生心理素质为主线,以辩证唯物主义观点为导向,从开发非智力因素入手,注意从失败中培养学生实事求是的科学态度,百折不挠的意志和勇于创新的精神,取得较好的效果。

    一、在失败中培养学生实事求是,严谨细致的科学态度

    实事求是是邓小平理论的精髓,邓小平同志生前多次强调做任何事都要实事求是,科学实验更应如此。比如做演示实验,教师事先应精心准备,充分考虑各种不利因素的影响,以保证实验成功。若实验一旦失败,教师切不可草率收场,更不可"糊弄"学生,因为这时学生可能比平时更专著地看着教师,因此更应沉着、冷静、认真帮助学生分析实验失败的原因。如:我在做"决定电容器电容大小因素"这一实验时,当增大两板间距,发现静电计指针并没有如预期那样变大,面对失败的现实,我并没有任何慌张地表示,而是坦诚地向学生展示这一现象的探究过程:依据C∝ 增大两极间距,电容变小,由 可知电势差将变大,而现在指针几乎无变化,这说明电容器极板上的电荷漏掉了。那么电荷又是何时漏掉的呢?仔细检查实验细节,并没有失误,再仔细一想:此实验必须在干燥的环境中进行,问题就出在这里。尽管实验前准备很充分,为防潮气,将金属板都烘烤过。经自己反复预演实验成功。为节省时间上课时不再烘烤,结果实验失败了。如实地向学生说明由于自己的粗心不慎造成实验失败的后果教育学生要吸取教训。"前事不忘后事之师"并当场重新烘烤仪器,再演示该实验,实验效果显著。从而让学生真正体会到科学实验必须"实事求是,严谨细致"。

    演示实验应这样,学生实验更应如此。特别是一些定量实验,少数学生由于种种原因得不到正确结果,往往会灰心丧气,造成乱凑数据。敷衍了事。对待学生的错误,教师切不可随意批评,而应鼓励学生面对失败现实,仔细分析失败原因,激发学生探究问题的兴趣。这犹如一台戏,主角和配角让学生去演,教师当导演,适当给予指导点拔,而不能越俎代庖。如:在高一"验证牛顿第二定律"实验中,尽管实验前反复将该实验的步骤、原理和注意事项进行了强调,但学生根据实验数据作出的a-F图像有的是不过原点的直线(如图1),有的是一条曲线(如图2),针对

    这一现象,先让学生自己去探究,当它们感到困难时,才给予适当提示"该实验必先平衡摩擦力,实验时沙和沙筒的总质量应远小于小车的质量",顿时学生们的探究热情高涨,不一会儿就找到了失败的原因。学生为能自己找到原因而十分高兴,他们纷纷要求重做实验,面对学生们的热情,我顺水推舟,让学生再做一次。他们都能完成了此实验。这种经过失败和挫折的课,学生印象更深,收效更大。这样不仅加深了学生对知识的理解,提高了他们的实验技能,而且培养了学生实事求是,严谨细致的科学态度。

    二、在失败中培养学生坚韧不拔,勇于探索的坚强意志

    现在许多孩子在家里是"掌上明珠",优越的生活条件,顺利的成长环境,养成了他们懦弱的性格,经不起失败的考验,一旦遇到失败就会灰心、懊丧、萎蘼不振。针对这种情况,教师在平时的教学中应该有意识地讲解一些物理学史,使学生认识到人对自然规律的认识是一个迂回曲折的过程,一项科学成就的取得不是一蹴而就的。如法拉弟发现电磁感应现象用了十年,经历二百多次实验,焦耳发现热功当量用了四十年。在由失败到成功的不断探索中,只有具有顽强意志和坚韧不拔精神的人才会有所成就。如在初中"安装电动机"实验时,教师先让学生自己探究,有些学生没有成功,究其原因有多种:有接触不良的,有组装错误的,有节头不对的,失败面较广。有的学生做了多次都不成功,老师看到学生有些不耐烦了,有些灰心丧气了,这时抓住契机,及时用科学家的事例教育学生,先设问"电灯的发明者是谁?"接着向学生介绍爱迪生制成灯泡的经过,特别强调,经历无数次失败的爱迪生并没有灰心丧气,而是从失败中找原因,反复实践,最后取得胜利。正因为他有如此意志,所以成了世界有名的"发明大王",一生中发明有二千多项,每项成果都凝聚着坚韧不拔的精神。讲完故事,再让学生自己去探究失败的原因,对找不出原因的学生,教师教他们与实验成功的同学对比,再反复尝试,实验成功,从而让学生真正明白"探究科学必须不畏艰险"的事实,真正懂得"失败是成功之母"的道理。

    三、在失败中培养积极进取,勇于实践的创新精神

    我国物理教学由于长期以来收敛思维训练很多,而发散思维训练较少,因而使学生创新观念和创造精神明显不足。物理教学中有目的地开展一系列创新活动,提供更多让学生自己实验,亲自摸索的机会,多一些创造性设计,实验过程少一些追求同一实验现象和同一步骤框架的束缚,多一些不同现象的质疑和多方面多角度的研究,引导学生分析问题,找到实验成功所需条件,使它们在失败中重新扬起风帆。另外还可以用科学的事例来激发学生的创新意识,如德国物理学家赫兹,通过实验,第一次用人工方法产生了电磁波。俄国人波波夫和意大利人马可尼不满足于前人结论,勇于创新,勇于实践,终于开通了人类运用无线电技术的新时代等等,说明科学家们的创新精神令人钦佩,从而推动学生自己设计实验。

    如在高二物理"演示光在水中的折射实验"时,当光束由空气斜射入水中时,水中并没有出现偏折光路,实验失败了。我在实验失败的基础上启发学生"光在纯净的空气中是看不见其径迹的,但在灰尘飞舞的空气中却能看见光迹,主要原因是光射到灰尘上发生漫反射的缘故",找到了失败的原因后,我要求学生想出使该实验成功的办法,课堂气氛顿时活跃,有的学生建议向水中倒一点硅胶,再来演示该实验,效果就明显了,有的学生建议倒一点碳素墨水,实验现象也比较明显。对学生的这种具有创新的精神,我及时进行了表扬。

    当然,我们不能故意让学生实验失败,或者不严格要求,等到出了差错再进行补救,也不是说教师的演示可不作充分准备,失败了也没关系,而是指一旦实验中发生了失误或失败,就不能轻易放过,抓住机会,正确引导。教师要不断挖掘有利于提高学生素质的各方面,注重非智力因素开发,有机地渗透知、情、意、行的教育,提高学生综合素质,为全面推进素质教育迈出扎实的一步。